Роль стохастических факторов в процессе формирования первичных повреждений ДНК и их хромасоомных аберраций при воздействии радиации на соматические клетки млекопитающих in vitro и in vivo

Хвостунов, Игорь Константинович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Роль стохастических факторов в процессе формирования первичных повреждений ДНК и их хромасоомных аберраций при воздействии радиации на соматические клетки млекопитающих in vitro и in vivo
ВАК РФ 03.01.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Роль стохастических факторов в процессе формирования первичных повреждений ДНК и их хромасоомных аберраций при воздействии радиации на соматические клетки млекопитающих in vitro и in vivo"

На правах рукописи

4840281

ХВОСТУНОВ Игорь Константинович

Роль стохастических факторов в процессе формирования первичных повреждений ДНК и хромосомных аберраций при воздействии радиации на соматические клетки млекопитающих in vitro и in vivo

03.01.01 - радиобиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Обнинск-2011

1 О MAP 2011

4840281

Работа выполнена в лаборатории радиационной цитогенетики Федерального Государственного бюджетного учреждения

"Медицинский радиологический научный центр" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

Научный консультант доктор биологических наук, профессор

Севанькаев Александр Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Петин Владислав Георгиевич, доктор биологических наук, профессор Сынзыныс Борис Иванович, доктор биологических наук, профессор Рождественский Лев Михайлович

Ведущая организация: Лаборатория радиационной биологии Объединенного Института Ядерных Исследований (г. Дубна).

Защита состоится «26» апреля 2011 г. в II00 часов на заседании диссертационного совета Д 208.132.01 при ФГБУ «Медицинский радиологический научный центр» Минздравсоцразвития России по адресу: 249036, Калужская обл., г. Обнинск, ул. Королева, д. 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУ «Медицинский радиологический научный центр» Минздравсоцразвития России.

Автореферат разослан « / А?» 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ПалыгаГ.Ф

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Для оценки эффективности воздействия радиации на живые организмы необходима детальная информация как о микродозиметрическом распределении поглощенной энергии в веществе, так и о первичных повреждениях молекулы ДНК, о закономерностях образования летальных и мутационных изменений ДНК и, в частности, о хромосомных аберрациях. Наиболее перспективным подходом к решению подобного рода задач является сочетание теоретических и экспериментальных методов исследования. При этом необходима разработка биофизических методов, позволяющих предсказывать как ранние, так и отдаленные последствия воздействия радиации на молекулярном, клеточном уровне и, в конечном счете, на уровне организма человека в целом. Особенностью воздействия на молекулы ДНК различных излучений, особенно с низкой линейной переданной энергией (ЛПЭ) (гамма- и рентгеновское излучение), является существенный вклад механизма косвенного действия свободных радикалов, которые возникают в процессе радиолиза молекул воды и приводят к повреждению сахаро-фосфатного остова молекулы ДНК. По этой причине учет как прямого, так и косвенного действия ионизирующего излучения является необходимым условием разработки современной биофизической модели для оценки радиационных повреждений, вызванных излучением с различной ЛПЭ. На молекулярном уровне возрастает локальная кластеризация поглощенной энергии ионизирующего излучения. Поскольку эффективность работы репарационных систем на клеточном уровне может зависеть от распределения повреждений на масштабах в десятки пар оснований (ПО) в структуре молекулы ДНК, то исследование как простых, так и комплексных разрывов ДНК позволяет оценить эффективность работы систем репарации. Актуальность исследования первичных повреждений ДНК обусловлена тем, что они играют определяющую роль в механизмах образования хромосомных аберраций в соматических клетках человека. Анализ хромосомных аберраций позволяет делать обоснованные заключения о характере радиационного воздействия, а также прогнозировать его последствия.

Целью работы являлось исследование роли стохастических факторов путем биофизического моделирования взаимодействия ионизирующего излучения с биологическими структурами различного уровня организации, а также путем анализа наблюдаемого выхода хромосомных аберраций при облучении соматических клеток человека in vitro и in vivo. Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие конкретные задачи:

1. Разработка биофизической модели взаимодействия ионизирующего излучения с биологическими структурами клетки, включая высшие формы пространственной организации молекулы ДНК.

2. Проведение анализа предсказанных по разработанной модели закономерностей индукции первичных повреждений на молекулярно-клеточном уровне в сопоставлении с наблюдаемыми радиационными эффектами.

3. Разработка модели межклеточного взаимодействия наблюдаемого in vitro эффекта "свидетеля" (bystander effect).

4. Исследование стабильных и нестабильных аберраций хромосом при облучении соматических клеток человека in vitro и in vivo.

5. Анализ закономерностей частоты радиационно-индуцированных аберраций хромосом в лимфоцитах крови человека с целью совершенствования цито-генетических методов в задачах ретроспективной биодозиметрии.

Научная новизна. В процессе выполнения исследования были получены новые фундаментальные данные о закономерностях образования первичных повреждений ДНК и аберраций хромосом в соматических клетках человека.

Впервые была разработана оригинальная биофизическая модель, позволяющая рассчитывать вероятности поглощения энергии в различных структурных элементах ядра клетки, абсолютные значения эффективности образования первичных повреждений ДНК и их координаты с точностью до нуклеотида в широком диапазоне ЛПЭ воздействующего излучения. Также впервые была разработана биофизическая модель эффекта "свидетеля" (bystander effect), проявляющегося в форме изменения выживаемости и частоты образования мутантных клеток при воздействии малых доз радиации.

В работе впервые представлены оригинальные интерпретации и предсказания ряда радиобиологических эффектов, в частности, заключение о роли структуры хроматина при формировании спектра коротких фрагментов ДНК, выводы о механизме распространения и массе носителя сигнала в эффекте "свидетеля", причина появления больших событий поглощения энергии при касательном воздействии тяжелого иона на сферическую газовую полость.

Впервые на репрезентативном уровне удалось получить и проанализировать данные многолетнего цитогенетического наблюдения людей, облучившихся в дозах от 1 Гр до 10 Гр на все тело с клиническими проявлениями острой лучевой болезни (ОЛБ). При этом впервые были получены количественные закономерности динамики стабильных и нестабильных хромосомных аберраций в лимфоцитах крови этих лиц от момента облучения до 40+50 лет после радиационного воздействия. Установлено, что частота дицентриков и центрических колец в лимфоцитах крови человека после острого облучения непрерывно снижается, следуя быстро и медленно спадающим компонентам в соотношении (90% на 10%), а частота транслокаций после первоначального снижения в течение 3+10 лет сохраняется на постоянном уровне до 35+40 лет. Практическая значимость. В работе обоснована возможность оперативного прогноза степени тяжести ОЛБ (от I до IV), основываясь на результатах анализа частоты дицентриков (от 5 до 500 диц/100 кл) в лимфоцитах крови человека

непосредственно после общего аварийного облучения. По результатам работы предложены следующие практические рекомендации:

1. При исследовании закономерностей выхода двойных разрывов (ДР) путем анализа спектров индуцированных фрагментов ДНК, которые получены методом импульсного гель-электрофореза, необходимо учитывать фактор неслучайного распределения первичных повреждений по структуре ДНК за счет пространственной конфигурации хроматина в ядре клетки, что приводит к к возрастанию оценки числа ДР от 10% до 100% в зависимости от ЛПЭ.

2. При использовании метода Qdr в задачах ретроспективной биодозиметрии необходимо вносить поправку в показатель qdr. Если цитогенетический анализ выполнен в период от 1 года до 10 лет и более после облучения, то показатель qdr необходимо увеличить на 30%-^50%, чтобы правильно оценить поглощенную дозу.

3. В задачах ретроспективной биодозиметрии не следует использовать в качестве калибровочной кривой дозовую зависимость частоты транслокаций, полученную при облучении лимфоцитов крови in vitro, поскольку доза при этом будет существенно занижена. Дозовая кривая in vitro должна быть скорректирована с учётом снижения частоты транслокаций в лимфоцитах крови облучившихся лиц в отдаленном пострадиационном периоде. Личный вклад соискателя. Автору принадлежит ведущая роль в выборе направления исследований, планировании, проведении экспериментов и анализе результатов. Диссертантом обоснованы актуальность, цели л задачи работы. В работах, выполненных в соавторстве, вклад автора является определяющим и заключается в непосредственном участии на всех этапах исследования: от постановки задачи до публикации.

Основные положения, выносимые на защиту. В работе установлено, что:

1. спектр радиационно-индуцнрованных фрагментов ДНК, образующихся при воздействии тяжелых ионов, позволяет реконструировать организацию хроматина в ядре клетки на нуклеосомном и фибриллярном уровнях;

2. гипотеза о диффузионном механизме передачи сигнального объекта позволяет интерпретировать эффект "свидетеля" (bystander), наблюдаемый на клеточном уровне, и получить оценку массы сигнала менее 10 кДа;

3. после общего острого облучения человека частота транслокаций в лимфоцитах крови в отдаленном периоде сохраняется на уровне 12%-И 8 % от первоначально индуцированной величины в течение 35-^40 лет;

4. in vitro дозовая зависимость частоты транслокаций не пригодна для ретроспективной биодозиметрии, поскольку существенно занижает оценку дозы, и должна быть скорректирована с учетом пострадиационного снижения частоты транслокаций, которая наблюдается у облучившихся лиц.

Внедрение в практику. На основании полученных в работе результатов были предложены методы совершенствования ретроспективной биологической дозиметрии по цитогенетическим показателям. Эти методы внедрены и

используются в практической деятельности Лаборатории радиационной гематологии и цитогенетики ФГУ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна и Лаборатории молекулярной биологии Российского научного центра рентгенорадиологии Минздравсоцразвития России, что подтверждается соответствующими официальными актами о внедрении. Полученные результаты были использованы при выполнении совместных НИР с ФГУ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна, ИОГЕН РАН, в международных проектах, поддержанных СЕС, INTAS и МНТЦ.

Апробация работы. Основные результаты диссертации представлены и обсуждены на следующих научных конференциях: VII Совещание стран СНГ по микродозиметрии и школы «Фундаментальные и прикладные аспекты радиационных исследований», 1992, 15-20 ноября, Суздаль; 24-th Annual Meeting of the European Society for Radiation Biology, 4-8 Oct., 1992, Erfurt, Germany; 25-th Annual Meeting of the European Society for Radiation Biology, June 10-14, 1993, Stockholm University, Sweden; 26-th Annual Meeting of the European Society for Radiation Biology, 25-29 June, 1994, Amsterdam, The Netherlands; 11-th Symposium on Microdosimetry, 13-18 Sept. 1992, Gatlinburg, Tennessee, USA; Molecular Mechanisms of Environmental Mutagenesis and Cancer, August 20-25, 1994, Stockholm/Huddinge, Sweden; 10-th International Congress of Radiation Research Aug. 27- Sept. 1, 1995, Wurzburg, Germany; 12-th Symposium on Microdosimetry Sept. 29- Oct. 4, 1996, Oxford, UK; International Conference on Biodosimetry and 5-th International Symposium on ESR Dosimetry and Applications Obninsk-Moscow, June 22-26, 1998; 29-th Meeting of the European Society for Radiation Biology and the 9-th Meeting of the Italian Society for Radiation Research. Capri 3-7 Oct. 1998 ; International Conference Modern Problems of Radiobiology, Radioecology and Evolution dedicated to centenary of N.W. Timofeeff-Ressovsky, Sept. 6-9, 2000, Dubna 2000; Cospar Colloquium. Second International Workshop -Radiation Safety for Manned Mission to Mars. Sept. 29-Oct. 01, 2003, Dubna; 3rd Dosimetry workshop on the Semipalatinsk nuclear test site area and 10-th Hiroshima International Symposium, Hiroshima, 9-11 March, 2005; V съезд по радиационным исследованиям, Москва, 10-14 апреля, 2006; 7-th International Symposium on ESR Dosimetry and Applications 10-13 July 2006, Bethesda, Maryland, USA; 4-th International Workshop on Space Radiation Research and 17-th Annual NASA Space Radiation Health Investigators' Dubna, 2006; III Международный симпозиум «Проблемы биохимии, радиационной и космической биологии», Дубна, 24-28 января 2007; Международная конференция «Новые направления в радиобиологии» Москва, 6-7 июня, 2007; BioDose-2008, Sept. 7-11, 2008, Dartmouth College, Hanover, NH, USA; 46-th Japan Science Workshop, 27-28 Nov., NIRS, Chiba, Japan; VI съезд по радиационным исследованиям (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность) Москва, 25-28 октября 2010; EPRBioDose 2010 Conference Mandelieu La Napoule (France) 10-14 October, 2010.

Диссертационная работа апробирована на научной конференции экспериментального радиологического сектора Учреждения Российской академии медицинских наук «Медицинский радиологический научный центр» РАМН, протокол № 255 от 10.11.2010 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 33 статьи в российских и зарубежных изданиях. Кроме того, результаты представлены в 44 тезисах докладов на научных конференциях.

Структура и объем диссертациониой работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов и списка литературы. Первая глава посвящена обзору современного состояния проблемы, описанию используемых материалов и методов и постановке задачи. Во второй и последующих главах излагаются полученные результаты и проводится обсуждение результатов' исследований. Диссертация содержит 287 страниц текста, 72 рисунка и 35 таблиц. Список литературы включает 355 наименований, среди них 41 работа на русском языке и 314 работ зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлено обоснование актуальности выбранной темы в связи с имеющимися результатами по оценке роли стохастических факторов при исследовании воздействия ионизирующего излучения на живые организмы. В первой главе представлен обзор данных литературы по необходимости учета стохастических факторов и их классификации. Обсуждаются существующие методы учета прямого и косвенного действия радиации, молекулярная структура мишени и модели образования хромосомных аберраций. Представлен обзор методов биологической дозиметрии, которые основаны на цитогенетическом анализе лимфоцитов крови человека. Сформулированы имеющиеся достижения и нерешенные проблемы для постановки задачи настоящего исследования.

Материалы и методы исследования

Для исследования первичных радиационно-индуцированных повреждений ДНК в настоящей работе была разработана оригинальная биофизическая модель, включающая пространственную структуру биологической мишени, стохастическую структуру трека и воздействие свободных радикалов на радиационно-химической стадии. Использованные биофизические методы заключались в моделировании методом Монте Карло воздействия излучения на структуры живой клетки и межклеточного взаимодействия.

Хромосомные аберрации изучались метафазным методом в лимфоцитах крови человека. Использовалась стандартная методика IAEA (2001) с фиксацией на 48 ч после начала культивирования. Для анализа нестабильных и стабильных аберраций хромосом использовали стандартный метод окрашивания по Гимза и FISH-метод, соответственно. При анализе части генома методом FISH частота аберрации на весь геном составляла Fq = FP / Nqe, где FP

-частота с участием только «окрашенных» хромосом, NGe - число эквивалентных клеток (СЕкл.), соответствующих числу проанализированных метафаз N. Эти величины связаны между собой по известной формуле Lucas J.N. et al. (1992).

Экспериментальные исследования с облучением образцов крови человека in vitro выполнялись на у-60Со установке при комнатной температуре. Дозиметрия выполнялась путем измерения мощности экспозиционной дозы ионизационной камерой VAK-253 с у-дозиметром 27012. Одновременно с биологическими образцами в точках облучения размещались ТЛД-детекторы Li-F.

Материалом для исследования аберраций in vivo являлись образцы крови доноров и лиц, подвергшихся аварийному воздействию ионизирующего излучения. В группе облучившихся лиц из 73 чел. было выполнено 265 анализов стандартным методом и 97 - методом FISH. Контрольная группа состояла из 398 человек, из них 386 чел. были обследованы стандартным методом, в среднем по 630 метаф/чел, 12 - методом FISH в среднем по 1500 метаф/чел.

Стандартные ошибки вычисляли для аберрантных клеток в предположении биномиального распределения, а для частоты аберраций -распределения Пуассона. Распределения аберраций по клеткам сравнивали с распределением Пуассона по U-критерию, Edwards A.A. et al. (1979).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

•В настоящей работе была исследована роль стохастических факторов в процессе образования первичных повреждений ДНК под влиянием ее пространственной организации и стохастической структуры трека заряженных частиц с различной ЛПЭ. В качестве наблюдаемых проявлений воздействия рассматривалось распределение одиночных (ОР) и двойных (ДР) разрывов ДНК с учетом их кластеризации, а также выход фрагментов ДНК, соотношение различных типов первичных повреждений ДНК и выживаемости клеток. Учитывался вклад прямого действия радиации и косвенное воздействие свободных радикалов. Были проведены экспериментальные исследования частоты хромосомных аберраций при облучении лимфоцитов крови человека in vitro. Закономерности частоты аберраций в лимфоцитах крови человека при облучении in vivo были исследованы путем цитогенетического обследования аварийно облучившихся лиц в острый и отдаленный периоды. Полученные данные были обобщены в форме рекомендаций по совершенствованию методов ретроспективной биодозиметрии на основе частоты хромосомных аберраций.

1. Биофизическая модель взаимодействия ионизирующего излучения с биологическими структурами клетки.

Для решения поставленных в работе задач была разработана оригинальная биофизическая модель, которая состоит из взаимосвязанных компонент: (1)-пространственной структуры биологической мишени, (2)- стохастической структуры трека и (3)- диффузионно-рекомбинационной кинетики свободных

радикалов. Состоятельность модели была установлена путем исследования на воспроизводимость таких физических величин как: ЛПЭ, энергия образования пары ионов, кинетика свободных радикалов, зависимость кинетики радикалов от ЛПЭ, поглощенной дозы и концентрации поглотителя свободных радикалов.

Основные постулаты разработанной модели состоят в следующем: о воздействие излучения моделируется в виде представительного набора стохастических треков в форме совокупности точек передачи энергии с учетом как первичных взаимодействий, так и всех вторичных 5-электронов; о первичные продукты радиолиза воды (свободные радикалы) образуются в точках передачи энергии стохастического трека, при этом процесс диффузии и рекомбинации учитывается путем моделирования их кинетики методом Монте Карло с целью оценки косвенного действия излучения на ДНК; о молекулярная структура ДНК конструируется с использованием координат атомов нуклеотидов и биологически обоснованных параметров пространственной конфигурации высших форм ее организации; о ОР и ДР ДНК образуются в результате кластеризации повреждений сахаро-

фосфатного остова за счет прямого и косвенного воздействия излучения; о комплексные ДР, которые характеризуются низкой вероятностью репарации, являются причиной возникновения хромосомных аберраций;

0 облученные клетки могут передавать интактным клеткам межклеточный сигнал, который распространяется в соответствии с законами диффузионно-рекомбинационной кинетики, что приводит к эффекту "свидетеля".

Модель применима для расчета микродозиметрических распределений поглощенной энергии в биологических мишенях с характерными размерами от

1 нм до десятков мкм при воздействии заряженных частиц нерелятивистских энергий от электрона до тяжелых ядер. На радиационно-химической стадии моделируется динамика свободных радикалов в течение 10"'2 - 10"6 с после физической стадии воздействия. Модель структуры мишени реализована в атомарном и субобъемном вариантах. В первом случае структура ДНК представлена декартовыми координатами атомов, составляющих четыре типа нуклеотидов и сахаро-фосфатный остов. Во втором - нуклеотид представлен в виде сегмента коаксиального цилиндра диаметром 2,3 нм и толщиной 0,34 нм. Соответственно, в первом варианте расчеты повреждений ДНК производятся с точностью до координат отдельных атомов, а во втором - с точностью до координат отдельных нуклеотидов. Основные параметры модели образования разрывов таковы: ет1П - пороговая энергия, поглощение которой в сахаро-фосфатном остове нуклеотида вызывает ОР; Д - минимальное расстояние между последовательными ОР на комплементарных цепочках ДНК, необходимое для образования ДР; Д35ь и Д^5ь— расстояния между последовательными ОР и ДР, при превышении которых образуются новые разрывы.

В целом, в отличие от других стохастических подходов, разработанная биофизическая модель позволяет вычислять абсолютные значения вероятности

поглощения энергии в различных структурах, эффективность образования первичных повреждений ДНК, декартовы координаты повреждений, размеры и координаты радиационно-индуцированных фрагментов ДНК.

2. Оценка роли стохастических факторов воздействия ионизирующего излучения в рамках микродозиметрической концепции.

В рамках микродозиметрической концепции была исследована роль геометрической формы моделей ядра клетки и субъядерных структур, включая различные формы высшей организации молекулы ДНК, а также фактор стохастической структуры трека без учета молекулярной структуры мишени. Целью исследования была проверка гипотезы о том, что конформации хроматина в клетке могут влиять на ее радиационную чувствительность.

Рис. 1. Вероятность одиночного события поглощения энергии в ДНК . в форме линейного сегмента двойной спирали ( * ) и фибриллы хроматина ( Д)с одинаковой массой 5,2 кПО при воздействии трека тяжелого иона в зависимости от ЛПЭ.

10* Ю3

ЛПЭ, кзВ/мкм

Расчетным путем показано, что с увеличением компактизации мишени наблюдается снижение вероятности поглощения в ней энергии. В простейшем случае модели ядра клетки в форме эллипсоида и сферы вероятность поглощения энергии в сфере в 1,5 раза меньше, чем в эллипсоиде, на что указывает увеличение частотного среднего удельной энергии zF для сферы. С ростом компактизации структуры ДНК возрастает роль событий с большой поглощенной энергией за счет кратных пересечений мишени одним треком при сворачивании двойной спирали ДНК в нуклеосому или фибриллу. На рис. 1 представлена вероятность поглощения энергии от трека тяжелого иона в линейном сегменте ДНК и в фибрилле хроматина в зависимости от ЛПЭ. Такая вероятность существенно ниже для компактной фибриллы по сравнению с линейным сегментом ДНК той же массы. Проявляется это в росте частотного среднего zF от 1,5 до 50 раз при увеличении ЛПЭ от 2 до 104кэВ/мкм (рис. 1).

При исследовании фактора пространственной гетерогенности мишени был предсказан эффект "скользящего" воздействия (grazing effect) от тяжелой заряженной частицы, проходящей по границе сферического пропорционального счетчика. Приборы данного класса являются важными источниками микродозиметрических данных для оценки эффективности смешанных радиа-

ционных полей и космического излучении. Путем моделирования структуры трека на границе плотной и разреженной среды была обоснована оригинальная интерпретация указанного эффекта за счет повышенного вклада вторичных 5-электров, образующихся в стенке счетчика, КасктасЬег Я.Б. й а1. (1998) (рис.3), где точками показаны экспериментальные значения поглощенной энергии в зависимости от прицельного параметра Ь. При Ь=Язу, где Г^у - радиус чувствительной сферы, наблюдается резкий максимум.

s s

Säs

I О

а *

35030025020015010050-

настоящая работа • эксп Rademacher (1995) 1 • • • расчет Cucinorta (1998) ---расчет Chatterjee (1973)

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Прицельный параметр ( b / R„.)

1,2

Рис. 2. Поглощенная энергия в сферическом счетчике радиуса Кду в зависимости от прицельного параметра Ь от ионов железа 56Ре с энергией 1,05 ГэВ/нукл. Для сравнения приведены расчеты других авторов.

В настоящем исследовании впервые показано, что этот эффект вызван вторичными 5-электронами, образующимися в стенке счетчика. Расчеты других авторов не представили интерпретации эффекта. Кроме того, наши расчеты показали, что подобный феномен может наблюдаться только в сферическом счетчике при воздействии многозарядных тяжелых ионов больших энергий. В цилиндрических счетчиках проявление подобного эффекта не ожидается.

Фактор стохастической структуры трека, с учетом полного замедления первичных частиц в мишени, был исследован путем оценки воздействия протонов на клетки линии V79 при облучении их в монослое. На рис. 3 и рис. 4 представлены спектры линейной энергии «у» в ядре клетки и в сфере диаметром 1 мкм при облучении их протонами различных энергий. Результаты представлены в безразмерной форме у f(y), поэтому площадь под кривыми равняется среднему частотному yF. Показано, что спектр линейных энергий от 10 МэВ протонов очень узкий, при этом ЛПЭ совпадает с yF, которая в 1,2-Н,4 раза меньше yD. Разброс линейных энергий от 250 кэВ протонов достигает 160 кэВ/мкм, что в 2,6 раза больше ЛПЭ первичного протона, при этом сама ЛПЭ немного меньше yF, которая, в свою очередь, в 1,6 раза меньше yD (рис.4).

Установлено, что на ядро клетки наиболее эффективно воздействуют протоны с энергией 550 кэВ, которые способны полностью в нем поглощаться. На субъядерные мишени с размерами порядка 1 мкм наиболее эффективно воздействуют пересекающие мишень протоны при условии, что их начальная энергия порядка 250 кэВ.

60 90 120 у, кэВ/мкм

Рис. 3. Спектры линейной энергии при воздействии протонов с энергией Е на ядро клетки У79.

Рис. 4. Спектры линейной энергии при воздействии протонов с энергией Е на сферу диаметром 1 мкм.

Это означает, что 1 мкм сфере наиболее эффективно передают энергию «кроссеры», т.е. частицы, пересекающие мишень с потерей в нем существенной доли своей начальной энергии. В рамках микродозиметрической концепции дозовое среднее удельной энергии yD коррелирует с биологической эффективностью, ICRU 36 (1983). По этому критерию протоны с энергией 550 кэВ в 13 раз более эффективны, чем 10 МэВ протоны при условии, что чувствительной областью клетки является ее ядро. Если же эффект определяется областью диаметром 1 мкм, то протоны с энергией 250 кэВ оказываются в 18 раз более эффективны, чем 10 МэВ протоны.

3. Биофизическое моделирование радиационных повреждений ДНК и хроматина, индуцированных излучением с различной ЛПЭ.

Анализ образования начальных повреждений ДНК является важным инструментом в изучении биологических эффектов действия радиации. Различия в относительной биологической эффективности (ОБЭ) в зависимости от ЛПЭ часто связывают со структурой первичных повреждений ДНК вследствие высокой плотности ионизаций. Предполагается, что большие ОБЭ излучений с высокой ЛПЭ обусловлены низкой эффективностью репарации локальных участков ДНК с множественными повреждениями, Ward J.F. (1994). Кроме того, эффективность репарационных систем в клетке может зависеть от распределения повреждений на масштабах значительно больших, чем десятки ПО, т.е. определяться параметрами надмолекулярной организации ДНК в клетке, Lobrich М. et al. (1996). Кластерное распределение повреждений в хроматине может быть обусловлено высокой объемной концентрацией участков цепи ДНК при ее сворачивании в структуры высших порядков. И если распределение повреждений в хроматине отличается от случайного, то взаимное расположение ДР может оказаться фактором, определяющим различия в эффективности репарации, т.е. различия в ОБЭ в зависимости от ЛПЭ.

Рис. 5. Эффективность индукции одиночных (ОР) и двойных (ДР) разрывов в сегменте ДНК массой 54 ПО при прямом и прямо.\г+косвенном воздействии электронов с энергией 1,5 кэВ (ЛПЭ=0,2 кэВ/мкм) и тяжелых заряженных частиц.

Расчет проведен в рамках субобъемной модели.

Путем моделирования индукции первичных повреждений с учетом прямого и косвенного действия была исследована эффективность образования ОР и ДР в линейном сегменте ДНК в зависимости от ЛПЭ (рис.5), где представлены результаты расчета при заданной дозе и высокой концентрации поглотителя радикалов гидроксила ОН. Среднее время жизни этих радикалов составляло т0ц = 0,95 10'9 с (длина свободного пробега 4 нм), что соответствует внутриклеточным условиям с высокой эффективностью их поглощения. Полученные результаты (рис. 5) показывают, что при внутриклеточных условиях с ростом ЛПЭ в пределах от 1 до 120 кэВ/мкм вклад косвенного действия составляет -30% при индукции ОР и -30-40% для ДР. Оценка ОБЭ по ОР равна (0,77), а по ДР — (1,5), соответственно, что вызвано образованием кластерных повреждений ДНК при прямом и косвенном действии радиации.

Эффективность индукции повреждений ДНК в клетках линии V79 протонами различных энергий (включая область пика Брэгга) была исследована при помощи разработанной модели. В проведенных расчетах учитывалось снижение энергии протонов при их замедлении в клетке вплоть до полного поглощения. Эффективность индукции ОР и ДР в ядре клетки была рассчитана с учетом классификации разрывов на простые (ssb, dsb), сложные (ssb+, dsb+) и комплексные (2ssb, dsb++), Charlton D.E. et al. (1989). При расчетах использовалась субъобъемная модель ДНК в виде линейного сегмента массой 300 ПО. Для учета внутриклеточных условий с высокой концентрацией поглотителя радикалов ОН применялась аппроксимация вклада прямого и косвенного действия с параметрами разрыва emin = 17,5 эВ, (10,10,10) ПО в геометрии облучения клеток при заданной дозе. Результаты представлены на рис. 6 для протонов с энергией более 100 кэВ, которые могут пересечь слой цитоплазмы толщиной около 1 мкм на пути до ядра клетки.

10-

ш о

Эксперимент

Folkard,1996 ■ □ Belli, 1993 Д V Folkard, 1989 • Penis, 1989 О

dsb

dsb+

dsb++

X О

<0 сt

a 0,1

Рис. 6. Рассчитанная эффективность двойных разрывов (ДР) ДНК в зависимости от энергии протона, воздействующего на линейный сегмент ДНК в ядре клетки У79 (сплошные линии, справа) в сопоставлении с экспериментальными величинами ОБЭмдх протонов (точки, слевЬ).

0,01

0,1 1 10 Энергия протонов, МэВ

На основе рассчитанной эффективности ДР для протонов была оценена их ОБЭ и сопоставлена с экспериментальными ОБЭмах по выживаемости и частоте мутаций в клетках V79. Показано, что сложные (dsb+) и комплексные (dsb++) ДР более эффективно индуцируются протонами с энергией 400 кэВ по сравнению с 10 МэВ протонами в 5 и 9 раз, соответственно. Эти оценки хорошо согласуются с экспериментальными данными (рис.6). Остальные разновидности ОР и ДР качественно отличаются от экспериментальных зависимостей и не могут рассматриваться в виде показателей биологической эффективности. Выявленная значимость сложных и комплексных ДР в качестве критических повреждений согласуется с гипотезой о важной роли локальных кластеров ионизаций в структуре ДНК, GoodheadD.T. (1999), Ottolenghi М. et al. (1999), Ward J.F. (1995).

Расчетные кривые показывают, что распределение коротких фрагментов зависит от параметров структуры фибриллы хроматина. Для фибриллы с меньшим числом нуклеосом на виток (5) и с большим шагом соленоида (22 нм) величина второго максимума уменьшается по сравнению с фибриллой с 7,4

нуклеосомами на виток и шагом соленоида 11 нм. Кроме того, положение максимума сдвигается в сторону меньших длин фрагментов и отношение второго максимума к локальному минимуму (при 500 ПО) существенно уменьшается. При этом форма теоретической кривой согласуется с наблюдаемой зависимостью в диапазоне фрагментов более 250-300 ПО.

Рис. 7. Расчетное и экспериментальное, ЯусИэе^ В. е1 а1. (1996), распределения длин фрагментов ДНК индуцированных ионами азота в хроматине. Расчеты с помощью соленоидальной модели хроматина, параметры расчета: ет,„ = 17,5 эВ, (10,10,10) ПО.

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Масса фрагмента, кПО

Таким образом, расчеты показали, что распределение коротких фрагментов ДНК зависит от параметров структуры фибриллы хроматина, 'отражая нуклеосомный и фибриллярный уровень организации. Было доказано наличие кластеров ДР ДНК в хроматине, что согласуется с экспериментальными измерениями коротких фрагментов ДНК в диапазоне до 3 тыс. ПО.

Роль мульти-петлевой интерфазной структуры ДНК была исследована при моделировании спектра фрагментов ДНК в диапазоне до 6 млн. ПО при воздействии ионов азота с ЛПЭ=125 кэВ/мкм. Для корректного сопоставления с экспериментальными данными был учтен спонтанный уровень ДР, равный 0,12 10~б ДР/ПО, Но§1ипс1 Е. й а1. (2000). При моделировании воздействия трека методом Монте Карло, вначале на мишени размещались спонтанные ДР, используя для их числа распределение Пуассона с заданным средним на геном (0,71 ДР) и эмпирически подобранную зависимость положения спонтанного ДР от центра розетки. Это позволило воспроизвести экспериментальное распределение фрагментов, вызванных спонтанными ДР (рис. 8). Распределение радиационно-индуцированных фрагментов моделировалось при параметрах разрыва етт = 15 эВ, (10, 30, 30) ПО в рамках субобъемной модели.

Рис. 8. Расчетное и экспериментальное (Hoglung et al. 2000) распределения фрагментов ДНК, индуцированных ионами азота (ЛПЭ=125 кэВ/мкм) при воздействии на интерфазную хромосому в дозе 100 Гр. Наблюдаемые фрагменты: (I)-эксперимент (III) - расчет. Контрольный уровень (необлученные образцы): (II) -эксперимент, (IV) - расчет.

Ю-

1 * '

I Г II.■>»

100

1000

Масса фрагмента т, кПО

На рис. 8 показаны расчетные и экспериментальные распределения коротких фрагментов ДНК, вызванных спонтанными и индуцированными ДР при облучении ДНК ионами азота. Ранее было показано, Pinto М. et al. (2000), что распределение наблюдаемых в опыте фрагментов ДНК не является простой суммой спонтанной и индуцированной компонент. В настоящей работе экспериментальное распределение моделировалось путем суперпозиции распределений спонтанных и индуцированных ДР на одной мишени. Рис. 8 показывает хорошее согласие экспериментального и теоретического распределений как для необлученной мишени, так и при воздействии ионов в дозе 100 Гр. В результате было установлено, что распределение фрагментов отличается от модели случайного равномерного распределения ДР по двойной спирали ДНК и зависит от ее мульти-петлевой интерфазной структуры. Наблюдаемое распределение длин фрагментов не совпадает с суммой индуцированной и спонтанной компонент из-за их взаимной зависимости. Выводы подтверждаются экспериментальными результатами Hoglund Е. et al. (2000).

Таким образом, разработанная методика моделирования образования первичных повреждений ДНК позволяет корректно интерпретировать и планировать экспериментальные исследования спектров радиационно-индуцированных фрагментов ДНК при различных вариантах облучения.

Экспериментальные исследования показывают, что радиационно-индуцированные эффекты могут проявляться не только в облученных, но и в интактных (необлученных) клетках за счет эффекта межклеточного взаимодействия (bystander effect). Для учета этого эффекта была разработана биофизическая модель, основанная на гипотезе о диффузионном механизме распространения межклеточного сигнала (например, активного белка). Основные постулаты модели формулируются следующим образом: (1)-облученные клетки испускают межклеточные сигналы (bystander signals); (2)-сигналы диффундируют в межклеточной среде и взаимодействуют с необлученными клетками; (З)-радиус реакции сигнала с необлученной клеткой

составляет примерно половину диаметра клетки-мишени; (4)- провзаимодейст-вовавшие с сигналом необлученные клетки также испускают межклеточные сигналы; (5)- наблюдаемые межклеточные эффекты (гибель клетки, трансформация и т.д.) вызываются сигналами различных видов; (6)- сигналы не взаимодействуют друг с другом; (7)- диффузией клеток-мишеней можно пренебречь.

Разработанная модель межклеточного взаимодействия была апробирована на экспериментальных данных по воздействию на клетки млекопитающих среды, содержавшей облученные клетки и тяжелых ионов в геометрии широкого пучка и микропучка. Было показано, что при высоких дозах облучения тяжелыми ионами на каждую инактивированную прямым облучением клетку приходится примерно две клетки, погибшие за счет межклеточного взаимодействия. С ростом числа попаданий треков в ядро клетки (с ростом дозы) возрастает число инактивированных клеток и, следовательно, возрастает концентрация межклеточных сигналов.

Рост концентрации сигналов приводит к увеличению числа клеток, воспринявших такой сигнал, и повышению эффекта. В работе была получена оценка среднего числа межклеточных сигналов, которое может испускать клетка при облучении. Так, для у-излучения она равна (1,2), а при воздействии а-частиц с ЛГТЭ=90 кэВ/мкм число сигналов может варьировать от 6 до 12. Кроме того, получена оценка массы объекта, несущего сигнал менее 10 кДа, что существенно сужает область поиска физического носителя такого сигнала.

На рис. 9 представлена рассчитанная дозовая зависимость частоты трансформированных клеток при облучении монослоя клеток широким пучком а-частиц в сопоставлении с экспериментальными данными и расчетом по модели Brenner et al. (2001). Модель межклеточного взаимодействия предсказывает увеличение начального наклона дозовой зависимости, что подтверждается в эксперименте. Такой эффект имеет важное значение для оценки радиационного риска отдаленных последствий облучения в малых дозах.

Известно, что в живой клетке радиационно-индуцированные повреждения ее ядра восстанавливаются достаточно эффективно. Так, при у-облучении соматической клетки человека в дозе 1 Гр в объеме ее ядра образуется порядка 100 000 пар ионов, что в итоге приводит, в среднем, к 500 ОР и 40 ДР ДНК. Из числа этих разрывов лишь незначительная часть, в основном, сложные, комплексные разрывы, сохраняется после процесса восстановления клетки. В том случае, когда повреждения ДНК оказываются все же нелетальными для клетки, но их репарация пошла по ошибочному пути, то в дальнейшем они могут проявляться в форме хромосомных аберраций. Помимо этого, для образования обменных аберраций необходимы дополнительные условия, в частности, разрывы ДНК должны относиться к разным хромосомам и располагаться в ядре клетки достаточно близко друг к другу и во времени и в пространстве. В итоге, при у-облучении в дозе 1 Гр возникает в среднем всего лишь 1,5-2 обменные аберрации на 100 клеток, IAEA (2001).

Число a-частиц

Рис. 9. Частота индуцированных трансформированных клеток линии СЗНТЮ'Л после воздействия широкого пучка а-частиц (ЛПЭ=90 кэВ/мкм). Экспериментальные данные Miller R.C. et al. (1999). Сплошные линии - расчет: прямое действие (пунктир), прямое и межклеточное действие (сплошная). Для сравнения приведена модель Brenner et al. (2001)

Процесс формирования хромосомных аберраций имеет вероятностную природу. Их количественными показателями являются частота встречаемости аберраций среди облучённых клеток и распределение аберраций по клеткам. Одним из наиболее эффективных методов исследования закономерностей образования аберраций является метафазный метод анализа хромосом при облучении клеток in vitro и in vivo. В настоящей работе исследование аберраций было сосредоточено, главным образом, на задачах биологической дозиметрии при достаточно высоких дозах преимущественно у-облучения.

4. Закономерности образования хромосомных аберраций при облучении лимфоцитов in vitro и in vivo.

Анализ радиационно-индуцированных хромосомных аберраций позволяет изучать как особенности первичного радиационного воздействия, так и возможности живой клетки восстанавливать поврежденную генетическую структуру путем репарации разрывов ДНК. Частота радиационно-индуцированных хромосомных аберраций в клетках млекопитающих тесно связана с ОБЭ и, в ряде случаев, может использоваться для оценки воздействия ионизирующего излучения на отдельные органы или организм в целом, Natarajan А.Т. (2002).

В настоящем работе изучалась частота спонтанных и радиационно-индуцированных аберраций в лимфоцитах крови человека. Индуцированные аберрации исследовались при облучении лимфоцитов in vitro в различных дозах и в образцах крови лиц, облучившихся в результате различных аварийных или неконтролируемых ситуаций с радиационным воздействием. Спонтанные аберрации изучались в контрольной группе из 386 человек различного пола и возраста (от 5 до 75 лет), где стандартным методом было проанализировано в

сумме 243 830 метафаз для оценки частоты нестабильных аберраций и аномальных моноцентриков (AM). В результате доля аберрантных клеток с нестабильными аберрациями хромосомного типа составила 0,24±0.01%, частота нестабильных аберраций равнялась 2,51±0.10 абер/ЮООкл, из них дицентриков 0,44±0,04 абер/1000 кл. При этом не было выявлено зависимости частоты дицентриков и центрических колец от пола и возраста. В этой же контрольной группе частота стабильных аберраций в форме AM, со средним значением 0,26+0,03 абер/1000 кл, изменялась в пределах от 0,04 до 0,88 в зависимости от возраста обследованных лиц. Установлено, что регрессионная зависимость AM от возраста имела вид: YMOno = (0,0096+0,0017)x(agc), где YMOno - частота AM на 1000 кл, (age) - возраст человека, лет.

В контрольной группе из 12 чел. мужского пола методом FISH было проанализировано в сумме 17 967 метафаз (5 857 клеточных эквивалентов) для оценки спонтанного уровня стабильных аберраций в форме полных и неполных транслокаций. Показано, что частота суммы полных и неполных транслокаций составила 8,5±1,2 aöep/lOOOGEmi, из них полных транслокаций -6,7±1,1 aöep/lOOOGEwi. В силу немногочисленности группы собственную регрессионную зависимость от возраста построить не удалось. Однако полученные нами данные в отдельных возрастных группах полностью совпали с результатами работы Whitehouse С.А. et al. (2005), где возрастной контроль был исследован силами 7-ми Европейских лабораторий в группе их 385 человек и была получена зависимость спонтанной частоты транслокаций от возраста в виде: YT = (0,09310,0017)x(age) + (0,0011+0,0002)x(age)2, где YT - частота суммы транслокаций на геном (на lOOOGEwi), (age) - возраст человека, лет.

Дозовая зависимость частоты радиационно-индуцированных аберраций при облучении образцов крови доноров in vitro была выполнена при окраске стандартным методом в группе из 4 человек в возрасте от 29 до 43 лет (2 муж. и 2 жен.). Исследовалась зависимость выхода аберраций при у-облучении 60Со в дозах от 0,035 до 5,0 Гр с мощностью дозы от 0,06 до 0,5 Гр/мин. В результате были получены дозовые зависимости для суммы всех нестабильных аберраций, дицентриков, суммы дицентриков и центрических колец и ацентриков. В частности, дозовая зависимость частоты дицентриков имела вид:

Ydic = (0,017±0,013) + (1,43±0,22) D + (4,16±0,13) D2,

где Ydic - частота дицентриков на 100 кл, D - доза, Гр. Кроме того, получена дозовая зависимость частоты стабильных аберраций в форме AM в виде:

Ymono = (0,32±0,27) D + (0,25±0,07) D2,

где Ymono - частота AM на 100 кл., D - доза, Гр. Дозовая зависимость частоты радиационно-индуцированных транслокаций при облучении образцов крови доноров in vitro была получена методом FISH в группе из 2 человек мужского пола в возрасте 29 и 37 лет. Исследовалась зависимость индукции транслока-

ций при у-облучении 60Со в дозах от 0.1 до 5.0 Гр с мощностью дозы 0.5 Гр/мин. В результате была получена зависимость в виде:

Ytrn =(0,67±0,25) + (4,59±1,33) D + (2,92±0,51) D2,

где Ytrn - частота транслокаций на 100 кл., D - доза, Гр. Полученные регресс-сионные коэффициенты дозовых зависимостей частоты нестабильных и стабильных аберраций хорошо согласуются с результатами других авторов.

Закономерности индукции аберраций в лимфоцитах крови при облучении in vivo в больших дозах и с высокой мощностью дозы были исследованы в группе из 73 человек (табл. 1), из них 62 человека с острым облучением имели клинические последствия в форме ОЛБ, а у 56 человек имелась официальная запись о степени тяжести ОЛБ в сопроводительных документах.

Подгруппы обследованных лиц (табл. 1) имеют следующее происхождение: (АЭС) - пострадавшие при аварийных ситуациях на АЭС, главным образом, при аварии на ЧАЭС; (АПЛ) - военнослужащие ВМФ РФ, получившие высокие дозы при радиационных авариях на борту атомных подводных лодок (в период 1961-1984 гг.); (ЯО) - сотрудники учреждений, проводивших испытания ядерного оружия, которые стали участниками нештатных ситуаций и подверглись аварийному облучению; (ИСТ) - инциденты с источниками ионизирующих излучений (нарушения техники безопасности, потеря источников, их воровство и пр.); (СРКФ) - работа профессиональных дозиметристов и сотрудников предприятия «Укрытие», которые в 1987-1993 гг. принимали участие в исследовании разрушенного реактора внутри саркофага ЧАЭС.

Таблица 1. Подгруппы обследованных лиц при анализе индукции аберраций

хромосом в лимфоцитах крови человека in vivo при аварийном облучении.

Подгруппа Число лиц (пол) иреднии возрасйБЕ, лет* Диапазон доз, Гр Вид облучения Период наблюдения

АЭС 13 (м) 34,8±2,2 1,6-8,5 y-(137Cs, 154Cs), ß 1986-2010гг

АПЛ 28 (м) 23,2±0,8 0,1-4,0 Y-n-ß 1985-2001 г

ЯО 8 (7м, 1ж) 32,3±7,9 0,7- 1,2 у - n 1996-2008 г

ИСТ 14 (м) 34,2±3,1 0,8-4,0 y-('37Cs, l34Cs, ,92Ir) 1975-2006 г

СРКФ 11 (м) 40,9±2,7 0,9-17,1 y-('37Cs, 134Cs) 1986-2006 г

Всего 73 (72 м, 1ж) 3\,Ш,2 0,1 - 17,1 y-n-ß 1975-2010 гг

* возраст при облучении

Цитогенетические данные обследованной группы состояли из 265 результатов анализа аберраций стандартным методом и 97 анализов методом FISH, выполненных как в острый, так и в отдаленный (до 45 лет после облучения) период. Многие люди наблюдались повторно от 2 до 15 раз.

Полученные результаты позволили детально исследовать зависимости частоты аберраций при облучении in vivo от таких факторов как степень тяжести ОЛБ, поглощенная доза, время после облучения и др.

Сопоставление частоты хромосомных аберраций при облучении in vitro и in vivo позволяет выявить особенности индукции и' последующего формирования аберраций в соматических клетках человека. Результаты сопоставления имеют важное практическое значение, поскольку дозовые зависимости выхода аберраций хромосом после облучения in vitro нашли широкое применение в качестве калибровочных кривых для биологической дозиметрии.

Так, анализ соотношения частоты дицентриков в остром периоде в диапазоне от 5 до 500 диц/100 кл и степени тяжести ОЛБ от I до IV степени тяжести в подгруппе из 21 человека показал, что между степенью тяжести ОЛБ и частотой дицентриков имеется четкая корреляция. Для такого сопоставления были отобраны лица с данными в пределах одного месяца после аварийного облучения, преимущественно из группы (АЭС) и (ИСТ). Расположенные по возрастанию частоты дицентриков, эти результаты представлены на рис. 10. Встречающийся в двух случаях повышенный уровень дицентриков может быть следствием дополнительного внутреннего облучения от короткоживущих радионуклидов при ингаляционном, перорапьном или перкутантном (через кожу) путях поступления этих радионуклидов в организм человека.

Рис.10. Соотношение частоты дицентриков в лимфоцитах крови облученных лиц и степени тяжести ОЛБ

§1000

Е 100

Индивидуальные данные

Благодаря репрезентативным цитогенетическим данным удалось с хорошей статистической точностью оценить индивидуальную динамику числа аберрантных клеток в крови облучившихся лиц после облучения. Для ее описания была использована следующая двухфазная зависимость:

Уас=А0 [ с ехр(-1/Т,) + (1-е) ехр(-1/Т2) ],

где Уде - доля (%) клеток, содержащих нестабильные хромосомные аберрации, А0 - начальная доля аберрантных клеток при 1=0, Ть Т2 - характерное время

элиминации быстрой и медленной компонент, соответственно, "с" - доля клеток с быстрой элиминацией, t - время после облучения.

В табл. 2 приведены регрессионные коэффициенты для лиц с наиболее представительными цитогенетическими данными. Расположенные в порядке возрастания степени тяжести ОЛБ результаты демонстрируют рост начальной доли клеток и снижение времени элиминации "быстрой" фракции клеток по мере роста степени тяжести ОЛБ (с увеличением дозы). Аналогичной зависимости от дозы для времени элиминации "медленной" фракции Т2 и доли клеток с быстрой элиминацией "с" не наблюдается. По сравнению с рекомендациями IAEA (2001), где характерное время "полужизни" нестабильных аберраций принято равным 3 (лет), наши результаты показывают более быструю элиминацию 90% аберрантных клеток с характерным временем в пределах 0,5+1,5 (лет) и последующим медленным снижением оставшихся 10% аберрантных клеток.

Таблица 2. Регрессионные коэффициенты индивидуальных зависимостей от времени доли аберрантных клеток в крови лиц с наиболее представительными цитогенетическими данными.

Обследованный А0,% Ть лет Т2, лет С

человек

№1 (АЭС), ОЛБ-1 П,Ш,4 5,32±0,40 - 1,0*

№8 (АЭС), ОЛБ-И 31,3±4,8 1,8±1,5 8,5±3,9 0,61±0,36

№5 (АЭС), ОЛБ-П 34,7±6,7 0,49±0,35 6,0±1,5 0,53±0,14

№7 (АЭС), ОЛБ-П „45,«±10,1 0,82±0,30 13,3±5,1 0,86±0,07

№2 (АЭС), ОЛБ-П 71,1±6,0 0,70±0,13 12,9±2,7 0,88±0,03

№3 (АЭС), ОЛБ-И 71,3±4,2 1,52±0,19 14,7±8,9 0,92±0,04

№6 (ИСТ), ОЛБ-Ш 49,4±7,5 0,51±0,19 12,5±2,7 0,85±0,07

№10 (АЭС), ОЛБ-Ш 77,0±4,1 0,55±0,09 9,0±1,3 0,87±0,02

№4 (АЭС), ОЛБ-Ш 69,3±4,9 0,63±0,15 6,13±0,75 0,78±0,05

№6 (АЭС), ОЛБ-Ш 96,7* 0,48* 12,1±6,9 0,96*

№9 (АЭС), ОЛБ-1У 100,0±0,4 0,74±0,09 10,5±2,4 0,93±0,02

*без оценки статистической погрешности

Разновидности нестабильных аберраций в аберрантных лимфоцитах облучившихся лиц в пострадиационном периоде были исследованы в группе из 56 человек в зависимости от степени тяжести ОЛБ. Динамика среднего числа аберраций в аберрантных клетках (табл. 3) была получена в виде:

Удв = ¥, + (¥„-¥,) ехр(-1/Т3),

где УАВ -число нестабильных хромосомных аберраций на аберрантную клетку, У0- начальное число аберраций; У!-число аберраций в отдаленном периоде; Т3 - характерное время снижения числа аберраций. Анализ результатов (табл. 3) показывает, что число ацентриков и центрических колец в аберрантных клетках

не зависит от времени после облучения, но увеличивается с ростом тяжести ОЛБ. Начальное число дицентриков возрастает с ростом степени тяжести ОЛБ от I до IV за счет клеток содержащих более одного дицентрика. В отдаленном периоде число дицентриков стремится к постоянной величине порядка 0,3-0,4 диц/абер.кл. Этот уровень устанавливается для подгруппы с ОЛБ-Ш-1У за 3,4 (лет) и примерно за вдвое большее время для подгруппы с ОЛБ-1.

Таблица 3. Коэффициенты регрессионной зависимости от времени среднего числа нестабильных аберраций в аберрантных лимфоцитах облучившихся лиц.

дацентрики центрич. дицентрики

Данные кольца

ОЛБ-1 (32 чел, 78 точек) 0,56±0,03 ОЛБ-П (16 чел, 77 точек) 0,57±0,03 ОЛБ-Ш-1У (8 чел, 67 точек) 0,63±0,05

Уо±5Е У^Е У^БЕ Т;±БЕ

0,09±0,01 0,74±0,03 0,26±0,03 6,16±2,37

0,13±0,02 0,96±0,03 0,29±0,04 5,30±1,23

0,18±0,02 1,55±0,05 0,39±0,04 3,41±0,53

В настоящем исследовании установлено, что среднее число нестабильных спонтанных аберраций в аберрантных клетках равно (1,04), из них ацентрики, дицентрики и центрические кольца составляют 0,79; 0,18 и 0,07, соответственно. Следовательно, по разновидностям аберраций, содержащихся в аберрантных клетках, облучившиеся лица в отдаленном периоде отличаются от контрольной группы (табл. 3). В результате облучения среднее число радиационных маркеров оказывается в 2^3 раза выше в период до 40 лет после облучения. По этой причине частота дицентриков в лимфоцитах крови облучившихся лиц остается существенно выше спонтанного уровня даже при достижении такого уровня по доле аберрантных клеток.

Изменение с течением времени после облучения соотношения видов нестабильных аберраций в аберрантных клетках облучившихся лиц может являться следствием различий в способности аберраций передаваться дочерним клеткам. Известно, что наименьшей вероятностью характеризуются именно дицентрики (~50% в первом митозе), поэтому их доля с течением времени уменьшается. Однако сохраняющийся в организме облучившегося человека источник аберраций в виде облученных стволовых клеток может поддерживать повышенную частоту радиационных маркеров в соматических клетках человека длительное время после воздействия радиации.

Таким образом, показано, что пострадиационная динамика частоты нестабильных аберраций имеет двухфазный вид с быстрым спадом до 90% аберрантных клеток за 0,5-4,6 лет и последующим медленным снижением в течение 10-^20 лет. Среднее число аберраций на одну аберрантную клетку за первые 10 лет снижается от величины 1,4-^2,4 до постоянного значения порядка (1,0), что соответствует спонтанному уровню по сумме аберраций, но не по

разновидностям. Так, без облучения в аберрантных клетках доля дицентриков составляет 18%, а в облученных аберрантных клетках - вначале 50+70%, а затем снижается до 30% в отдаленном периоде. Поэтому частота радиационных маркеров превышает спонтанный уровень до 40+50 лет после облучения.

При изучении динамики транслокаций в лимфоцитах облучившихся лиц возникают вопросы: "Снижается ли частота транслокаций со временем или она выходит на плато? Если плато существует, то в течение какого времени оно сохраняется и зависит ли эта частота транслокаций от дозы облучения?" Ответы были найдены путем анализа результатов обследования методом FISH, итоги которого представлены в табл. 4. Динамика транслокаций имела вид:

YTr=Y1 + (Y0-Yi) exp(-t/T4),

где Ytr- частота трансл/lOOGEiui, Y0- начальная частота, Y|-частота в отдаленном периоде, Т4 - характерное время снижения частоты транслокаций.

Таблица 4. Коэффициенты регрессионной зависимости от времени частоты транслокаций (tc+ti) /ЮОСЕкл в лимфоцитах крови облучившихся лиц.

Данные Параметры динамики транслокаций

Yp±SE Y,±SE_T4±SE

ОЛБ-I (29 чел, 36 точек) 22,9±2,2 2,80±0,89 7,76±2,34 ОЛБ-Н (14 чел, 23 точки) 46,6±3,8 8,45±0,88 6,17±0,87 ОЛБ-Ш (7 чел, 18 точек) 17б,0±1,5* 23,7±0,9 1,23±0,23

ОЛБ-IV (1 чел, 3 точки)

*оценка экстраполяцией на начальное время

На рис. 11 представлена динамика частоты транслокаций в лимфоцитах крови облучившихся лиц. Анализ результатов (рис. 11) показывает, что как начальная частота, так и частота транслокаций в отдаленном периоде возрастают с ростом степени тяжести ОЛБ. Во всех подгруппах получена качественно одинаковая динамика с характерным временем снижения в пределах 1,2+7,8 лет."Для подгрупп с ОЛБ II—IV частоты транслокаций выше спонтанного уровня вплоть до 50 лет после облучения. В подгруппе с ОЛБ-1 эта частота превышает спонтанный уровень только в первые 20 лет после облучения. Кратность снижения с течением времени частоты транслокаций (Y|/Y0) составляет 0,12; 0,18; и 0,13 для трех групп, соответственно.

Для исследования возможности оценки частоты транслокаций путем подсчета AM стандартным методом была проанализирована динамика AM, которая показала схожие с транслокациями результаты (табл. 5). Так, начальная частота AM и их частота в отдаленном периоде возрастают с ростом степени тяжести ОЛБ. Во всех подгруппах наблюдается качественно одинаковая динамика с характерным временем снижения в диапазоне от 3 до 11 лет.

Время после облучения, лет

Рнс. 11. Зависимость от времени после облучения частоты наблюдаемых транслокаций в лимфоцитах крови облучившихся лиц с разной степенью тяжести

ОЛБ. Точки - индивидуальные данные, сплошные линии - регрессионные зависимости (табл. 4). Пунктирная линия - соответствующий спонтанный уровень.

Таблица 5. Коэффициенты регрессионной зависимости от времени частоты аномальных моноцентриков (АМ) в лимфоцитах крови облучившихся лиц

Данные Параметры динамики АМ

Ур±5Е У|±ЯЕ Т^Е ОЛБ-1 (32 чел, 62 точки) 2,29±0,30 0,4б±0,0б 3,04±1,02 ОЛБ-П (16 чел, 77 точек) 5,57±0,65 1,38±0,85 9,9±6,3 ОЛБ-Ш (7 чел, 55 точек) 8,57±1,34 4,29±2,0 10,7±15,6 ОЛБ-ГУ (1 чел, 11 точек)

В подгруппе с ОЛБ-1 существенное превышение спонтанного уровня наблюдается только в первые 10 лет после облучения. Сопоставление регрессионных зависимостей частоты транслокаций и АМ показало, что в остром периоде частота АМ составляла 10-12% от уровня транслокаций в группах ОЛБ-1, ОЛБ-П и 5% в группе ОЛБ-Ш. В отдаленном периоде это соотношение составило в среднем 18% по всем подгруппам.

Таким образом, динамика частоты стабильных аберраций в виде транслокаций и AM была проанализирована в период до 45 лет после облучения. Показано, что после первых 10 лет частота индуцированных транслокаций падает до 12-18 % от первоначального уровня, оставаясь затем неизменной вплоть до 45-50 лет. Похожие закономерности были выявлены и для AM, частота которых была примерно в 10 раз меньше, чем частота транслокаций. В целом наблюдалась очевидная корреляция степени тяжести ОЛБ облучившихся лиц с динамикой стабильных аберраций, но она была менее четкой, чем с частотой дицентриков в острый период (рис. 11).

Основной причиной снижения частоты стабильных аберраций в первые годы после облучения является элиминация нестабильных клеток. Как показано выше, элиминация основной доли нестабильных клеток происходит достаточно быстро, за время порядка 0,5-4,6 лет, в то время как снижение частоты стабильных аберраций за такое время наблюдалось только у лиц с дозой на все тело свыше 4 Гр (ОЛБ III—IV), а при меньших дозах частота стабильных аберраций снижалась гораздо медленнее, за 6^8 лет. Это означает, что при дозах на все тело менее 4 Гр (ОЛБ I—II) в течение первых 6-8 лет, наряду с элиминацией лимфоцитов, содержащих стабильные аберрации, идет процесс поступления таких клеток в периферическую кровь за счет процесса пролиферации из облученных стволовых клеток. С течением времени, когда элиминируют все первично облученные лимфоциты, поступление клеток, содержащих транслокации, стабилизируется, приводя к независящей от времени частоте транслокаций в лимфоцитах периферической крови.

5. Совершенствование методов биологической дозиметрии по цитогенетическим показателям.

Сочетание свойств лимфоцитов крови человека и метода их культивирования явилось основой т.н. «золотого стандарта» биодозиметрии, IAEA (2001). При этом соотношение индуцированного и спонтанного уровней аберраций (радиационных маркеров) определяет пределы применимости цитогенетического метода, Alexander G.A. et al. (2007). Для биодозиметрии в остром периоде используют дицентрики, центрические кольца, транслокации, а также ацентрические парные фрагменты, IAEA (2001). Для ретроспективной биодозиметрии в отдаленном периоде рассматриваются полные и неполные транслокации, выявляемые методом FISH. Ключевой проблемой при этом остается выбор калибровочной кривой для вычисления дозы по частоте транслокаций, выявляемых в отдаленном периоде. Точность биодозиметрии на основе транслокаций во многом зависит от погрешности при оценке линейного коэффициента дозовой зависимости и корректного учета спонтанного уровня аберраций, Simon S. et al. (2007).

В настоящей работе был исследован фактор индивидуальной радиационной чувствительности человека для уточнении области применимости известных методов на основе нестабильных аберраций для ретроспективной дозиметрии. Для этого был выполнен анализ динамики частоты дицентриков и величины С2<1г (число дицентриков и центрических колец на аберрантную клетку) у облучившихся лиц. На рис. 12 показаны относительная частота дицентриков и величина С)с1г в зависимости от времени после облучения. По ординате отложены зависимости отношения этих величин на время I к показателю, который был получен у того же человека сразу после облучения.

Рис. 12. Изменение относительной частоты дицентриков (А) и величины С^г (Б) с течением времени после облучения. Точки -индивидуальные показатели (11 чел., 111 точек), сплошные линии -регрессионные зависимости, пунктир 95% доверительный интервал. Регрессионные формулы-(А):

У=0,84 ехр(-1/0,74) + 0,16 ехр(-ь7,6) (Б):

У = 0,545 + 0,455 ехр(-1/0,79)

В результате установлено, что уже через год после облучения частота дицентриков и величина С>с1г снижаются в среднем на 65% и 35%, соответственно. Такое изменение указывает на неприемлемость этих показателей для ретроспективной биологической дозиметрии. Очевидно, что допустимый временной интервал между облучением и взятием образцов крови может составлять не более 4 месяцев. Из представленных данных следует, что средняя величина С2с1г вначале снижается, но по истечении примерно 5 лет выходит на плато, которое проявляется статистически достоверно в пределах 95% интервалов (рис.12). Чтобы изменение величины (^с1г с течением времени не искажало оценку дозы, необходимо вносить повышающую поправку в этот

показатель, если он получен в период свыше 5 мес. после облучения. Такая поправка составляет от 30% до 50% при взятии образцов крови на анализ в период от 1 года до 10 лет после облучения, соответственно (рис.12).

Для уточнения применимости метода трамслокаций в ретроспективной биологической дозиметрии были использованы результаты анализа динамики частоты индуцированных транслокаций в отдаленном пострадиационном периоде. Как известно, индуцированные и наблюдаемые транслокации различаются за счет зависящей от возраста человека частоты спонтанных аберраций. Так, анализ индуцированной компоненты показал снижение частоты транслокаций за первые 5 лет после облучения до постоянного уровня, который существенно не менялся в течение 30 лет. Этот постоянный уровень зависел от поглощенной дозы на все тело и снижался по отношению к начальному значению до 43% при дозах менее 4,7 Гр и до 23% для больших доз. Характерное время снижения частоты индуцированных транслокаций зависело от дозы, убывая с 4,4 до 1,4 (лет) с ростом дозы от 1 до 7 Гр.

Оцененные параметры динамики частоты индуцированных транслокаций позволяют предложить способ корректировки калибровочной дозовой зависимости. Необходимость корректировки калибровочной in vitro дозовой зависимости, с целью использования частоты транслокаций для ретроспективной биодозиметрии, является актуальной научной задачей, Duran A. et al. (2009). В настоящей работе предложен метод корректировки, основанный на обобщении индивидуальных цитогенетических данных облучившихся лиц, у которых брались образцы крови как в ранний, так и в отдоенный периоды. Начальная частота дицентриков позволила вычислить поглощенную дозу, а прослеженная в пострадиационном периоде динамика частоты транслокаций -внести поправки в in vitro калибровочную зависимость для корректного вычисления дозы по частоте транслокаций, выявляемых в отдаленном периоде.

В качестве калибровочной зависимости на начальное время (острый период, t=0, рис. 13) была использована in vitro дозовая зависимость С)ммы полных и неполных индуцированных транслокаций, которая была получена в настоящей работе путем вычитания из наблюдаемой в эксперименте частоты транслокацнй соответствующего возрастного контроля. Калибровочные дозо-вые зависимости на время t>0 были получены с использованием динамики индуцированных транслокаций в соответствующих дозовых группах. За счет внесения подобных поправок в in vitro калибровочную кривую предложен способ устранить смещенную оценку при вычислении дозы, которая приводит к существенному занижению индивидуальных поглощенных доз (рис.13).

Следует отметить, что в литературе предлагаются альтернативные методы корректировки. Так, в работах Finnon Р. et al. (1999), Edwards A.A. et al. (2005), Simon S.L. et al. (2007) предложен метод построения дозовой зависимости путем подсчете транслокаций только в стабильных клетках. Предполагается, что стабильные клетки свободно проходят цикл деления и

поддерживают частоту индуцированных в них транслокаций на постоянном уровне. Данная гипотеза правомерна с теоретической точки зрения, однако не получила статистически представительного подтверждения на данных in vivo. Тем не менее, предложенный метод успешно применяется на практике при оценке доз облучения менее 3 Гр, Lloyd D.C. et al. (1998), Edwards A.A. (2007).

Доза, Гр

Рис. 13. Калибровочные дозовые зависимости частоты индуцированных транслокаций Ос+ИуККЮЕкл для ретроспективной биологической дозиметрии с учетом поправки на время после облучения.

Необходимо учитывать, что для применения метода анализа стабильных клеток требуется анализировать аберрации на всех хромосомах с применением панцентромерных проб. Для выполнения небольшого числа прецизионных биодозиметрических исследований метод стабильных клеток с панцентро-мерным мечением является, безусловно, предпочтительным. Однако и использованный в настоящей работе более простой и относительно дешевый метод FISH с анализом лишь 3-х хромосом и корректировкой калибровочной кривой вполне может применяться при массовом скрининговом обследовании без существенной потери точности при оценке дозы. Показано, что с учетом всей совокупности погрешностей, влияющих на ретроспективную оценку дозы по частоте транслокаций, оба подхода имеют сопоставимую точность. Более простой метод позволяет повысить эффективность анализа и снизить его стоимость при сохранении точности в оценке дозы, Stronati L. et а. (2001).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для стохастических эффектов характерно отсутствие пороговой дозы, а также отсутствие зависимости степени тяжести эффекта от дозы по правилу «все или ничего». Типичными примерами стохастических эффектов являются механизмы канцерогенеза и индукция мутаций в половых и соматических клетках. Причиной стохастических эффектов могут быть повреждения ДНК в одной или нескольких клетках, в то время как для детерминистского эффекта требуется повреждение не менее определенного числа клеток. Особенность воздействия радиации на ДНК состоит в повреждении нуклеотидов, сахаро-фосфатного остова и присоединенных к ДНК белков. Потеря или изменения в

-29-

генетической информации ДНК напрямую связаны с изменением клоногенного потенциала соматических клеток. Одним из основных видов последствий воздействия радиации на ДНК являются структурные изменения хромосом, которые, в отличие от генных мутаций, визуально видны в метафазе. Поэтому для проявления радиационных повреждений генома клетка должна сохранять способность к делению, т.е. иметь клоногенный потенциал.

В настоящей работе первичные повреждения ДНК, возникающие при воздействии ионизирующей радиации с различной ЛПЭ, были исследованы при помощи разработанной биофизической модели. Эта модель использует стохастическую структуру трека и пространственную структуру ДНК, включая нуклеосомномный, фибриллярный и доменный уровень ее организации. Модель позволяет выполнять стохастическое моделирование физической и радиационно-химической стадий, а также расчет абсолютных значений эффективности индукции первичных повреждений в клетке, субклеточных структурах и ДНК в различных формах ее организации.

Воздействие радиации на лимфоциты крови человека изучались по частоте хромосомных аберраций, индуцированных в результате облучения образцов крови in vitro. Стандартным методом окрашивания и методом FISH была цолучена дозовая зависимость частоты радиационно-индуцированных аберраций стабильного и нестабильного типа в клетках первого деления. Частота спонтанно возникающих аберраций исследовалась на образцах крови контрольных лиц, не подвергавшихся радиационному воздействию.

Закономерности образования хромосомных аберраций в соматических клетках человека при облучении in vitro и in vivo были изучены путем анализа результатов цитогенетического обследования лиц, облучившихся при радиационных авариях. Основное внимание при этом уделялось частоте аберраций хромосом в отдаленном пострадиационном периоде. Динамика различных типов аберраций показала их способность передаваться в поколениях делящихся соматических клеток. Выявленные закономерности динамики аберраций позволили внести ряд уточнений в методику ретроспективной биологической дозиметрии, основной на цитогенетических показателях.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что при воздействии тяжёлых ионов фрагментация ДНК зависит от структуры фибриллы хроматина за счёт кластеризации двойных разрывов, что отражается на спектре фрагментов ДНК. При анализе распределения фрагментов ДНК с целью оценки числа двойных разрывов необходимо учитывать неслучайный характер распределения первичных повреждений, обусловленный пространственной конфигурацией хроматина.

2. Показано, что 30-40% радиационно-индуцированных разрывов ДНК в клетке вызваны косвенным действием свободных радикалов - продуктов радиолиза воды.

' 3. Установлено, что наблюдаемые при касательном воздействии тяжёлых ионов на сферическую чувствительную область аномально большие события поглощения энергии вызваны вкладом вторичных 8-электронов.

4. Показано, что наблюдаемый на клеточном уровне эффект "свидетеля" объясняется взаимодействием облученных и интактных клеток посредством межклеточного сигнала, который распространяется по законам диффузии.

5. Показано, что частота дицентриков в лимфоцитах крови человека в диапазоне от 5 до 500 диц/100 кл после общего облучения позволяет представить достоверный прогноз последующего развития острой лучевой болезни со степенью тяжести от I до IV.

6. Установлено, что при общем остром облучении человека доля радиационных маркеров в аберрантных клетках сохраняется на повышенном уровне в течение более 40 лет после облучения, что позволяет осуществлять ретроспективную индикацию облучения по частоте дицентриков в отдаленном пострадиационном периоде.

7. Установлено, что при общем остром облучении человека в дозах свыше 1 Гр частота транслокаций снижается за первые 10 лет после облучения до 12-18% от первоначальной величины, а затем остается постоянной в

. течение последующих 35+40 лет.

8. Показано, что при длительном фракционированном общем облучении человека с высокой мощностью дозы в суммарных дозах от 1 до 17 Гр при работе в саркофаге ЧАЭС, частота как дицентриков, так и транслокаций в лимфоцитах крови линейно зависит от дозы. После прекращения работ частота дицентриков быстро спадает за 2+3 года до 10+15% от первоначальной величины, а частота транслокаций остаётся на постоянном уровне в течение, как минимум, 10 лет после облучения.

9. Доказано, что дозовая зависимость выхода транслокаций при облучении лимфоцитов in vitro не пригодна в качестве калибровочной кривой для ретроспективной биологической дозиметрии. Она должна быть скорректирована с учётом пострадиационной динамики частоты транслокаций в лимфоцитах крови облучившихся лиц.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Хвостунов И.К., Чепель В.Ю., Андреев С.Г. Моделирование косвенного действия на ДНК радиации с низкой ЛПЭ //Сборник Трудов VII Совещания стран СНГ по микродозиметрии и школы «Фундаментальные и прикладные аспекты радиационных исследований», Суздаль, 15-20 ноября 1992,- М, 1993-часть I - С. 107-125.

2. Chepel V.Yu., Khvostunov I.K., Mimy L.A., Talyzina T.A., Andreev S.G. 3D Computer model of chromatin fibre for radiation damage simulation //Radiation Protection Dosimetry.- 1994- V.52.- № 1-4- P.256-263.

3. Khvostunov I.К., Andreev S.G., Pitkevich V.A., Chepel V.Yu. Novel algorithm for analysis of DNA and chromatin damage induced by ionising with different quality // 10th International Congress of Radiation Research, August 27- September 1, 1995 Wurzburg, Germany: Proceedings of Congress: Congress Lectures / Ed. by U. Hagen, D. Harder, H. Jung, C.S. Streffer.- 1995.- V.2.- P.254-257.

4. Khvostunov I.K., Andreev S.G. Microdosimetric distributions for target volumes of complex topology // Proceedings of 12th Symposium on Microdosimetry Sept. 29-Oct. 4, 1996 Oxford, UK.- Oxford, 1997,- V.2.- P.47-50.

5. Andreev S.G., Khvostunov I.K., Spitkovsky V.A. et al. Dependence of DNA break clustering in chromatin fibre on radiation quality//Proceedings of 12th Symposium on Microdosimetry Sept. 29-Oct. 4, 1996 Oxford, UK.-Oxford, 1997.-V.2.- P.133-136.

6. Андреев С.Г., Хвостунов И.К., Спитковский Д.М., Талызина Т.А. Биофизическое моделирование радиационных повреждений ДНК и хроматина, индуцированных излучением разного качества // Радиационная биология. Радиоэкологгм-1997-Т.37.-№ 4,- С.533-538.

7. Nikjoo Н., Uehara S., Khvostunov I.К., Cucinotta F.A. Track structure in molecular radiation biology. Advanced Monte Carlo for Radiation Physics, Particle Transport Simulation and Applications // Proceedings of the Monte Carlo 2000 Conference, Lisbon, 23-26 October 2000,- P.251-260.

8. Хвостунов И.К. Оценка последствий воздействия малых доз радиации на уровне молекул ДНК методом биофизического моделирования // Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук.-Калуга: Эйдос, 2000- Вып.1.- С.290-306.

9. Sevan'kaev A.V., Khvostunov I.К., Mikhailova G.F. et al. Novel data set for retrospecttive biodosimetry using both conventional and FISH chromosome analysis after accidenttal overexposure // Applied Radiation and Isotopes- 2000.- V.52-№5,- P.l 149-1152.

10. Nikjoo H., Uehara S., Khvostunov I.K., Cucinotta F.A., Goodhead D.T. Monte Carlo track structure for radiation biology and space applications // Physica Medica.-

2001.- V. 11.- № 1 (Suppl.).- P.3 8-44.

11. Колганов A.B., Филин C.B., Баранов A.E., Надежина Н.М., Бушма-нов А.Ю., Галстян И.А., Гордеева А.А., Гусев И.А, Гуськов А.К., Иванова Е.Ю., Каширина О.Г., Нугис В.Ю., Потетня О.И., Севанькаев А.В., Хвостунов И.К., Яценко В.Н. Три случая острого радиационного поражения человека от гамма-источника (иридий-192): реконструкция дозы и клиническая картина // Медицинская радиология и радиационная безопасность- 2002- Т.47- №2-С.34-45.

12. Nikjoo Н., Khvostunov I. К., Cucinotta F. A. The response of (ТЕРС) proportional counters to heavy ions // Radiation Research.-2002.-VA51.-?A35-445.

13. Khvostunov I.K, Andreev S.G., Eidelman Yu.A. Biophysical analysis of radiation induced initial DNA fragmentation // Radiation Protection Dosimetry.-

2002.- V.99.-№l-4 - P.151-152.

14. Sevan'kaev A.V., Lloyd D.C., Edwards A.A., Moquet J.E., Nugis V.Yu., Mikhailova G.F., Potetnya 0.1, Khvostunov I.K. ct al. Cytogenetic investigations of serious overexposures to an industrial y-radiography source // Radiation Protection Dosimetiy- 2002,- V.102.- P.201-206.

15. Khvostunov I K, and Nikjoo H. Computer modelling of radiation-induced bystander effect // J. Radiol. Prot.- 2002,- V.22.- №3A.- P.A33-A37.

16. Севанькаев А.В., Потетня О.И., Михайлова Г.Ф., Хвостунов И.К. и др. Частота цитогенетических нарушений в лимфоцитах периферической крови у жителей Орловской области, проживающих на загрязненных радионуклидами территориях после Чернобыльской аварии // Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра «Радиация и риск»,- 2003 - Спец. вып.- С.87-95.

17. Андреев С.Г., Эйдельман Ю.А., Хвостунов И.К. и др. Радиационные повреждения генетических структур клетки. Экспериментальные данные и результаты моделирования // Лекции школы по радиационной биологии в «Галактике» / Под ред. д.б.н. проф. А.С. Саенко- Обнинск: МРНЦ РАМН, 2003.-С.7-39.

18. Хвостунов И.К. Микродозиметрические аспекты в биофизическом моделировании биологического действия малых доз радиации // Лекции школы по радиационной биологии в «Галактике» / Под ред. д.б.н. проф. А.С. Саенко-Обнинск: МРНЦ РАМН, 2003. - С.184-204.

19. Nikjoo Н., Khvostunov I.K. Biophysical model of the radiation-induced bystander effect // International Journal of Radiation Biology.- 2003 - V.79.- №1 .-P.43-52.

20. Севанькаев A.B., Голуб E.B., Хвостунов И.К. и др. Ретроспективная оценка доз в отдаленный пострадиационный период различными биологическими методами // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2004.- Т.44- №6 - С. 637-652.

21. Галстян И.А., Илевич Ю.Р., Клещенко Е.Д., Михайлова Г.Ф., Надежина Н.М, Нугис В.Ю., Севанькаев А.В., Хвостунов И.К. Возможности ретроспективного определения дозы при лучевых поражениях // Медицинская радиология и радиационная безопасность,- 2004 - Т.49 - №5 - С.5-13.

22. Nikjoo Н., Khvostunov I.K. A theoretical approach to the role and critical issues associated with bystander effect in risk estimation // Human and Experimental Toxicology.- 2004,- V.23 - №2,- P.81 -86.

23. Sevan'kaev A.V., Lloyd D.C., Edwards A.A., Khvostunov I.K. et al. A cytogenetic follow-up of some highly irradiated victims of Chernobyl accident // Radiation Protection Dosimetry- 2005.-V. 113.-№ 2,- P. 152-161.

24. Андреев С.Г., Эйдельман Ю.А., Хвостунов И.К. и др. Биофизическое моделирование радиационных повреждений генетических структур клетки // Радиационная биология. Радиоэкология - 2005 - Т.45 - №5- С.549-560.

25. Севанькаев А.В., Шкаврова Т.Г., Потетня О.И., Михайлова Г.Ф., Цепенко

B.В.,' Голуб Е.В., Хвостунов И.К. и др. Сравнительное исследование структурных и генных соматических мутаций у работников ядерно-химических предприятий. 1. Исследование нестабильных и стабильных хромосомных аберраций // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2005- Т.45- №2-

C.149-161.

26. Севанькаев А.В., Михайлова Г.Ф., Потетня О.И., Цепенко В.В., Хвостунов И.К. и др. Результаты динамического цитогенетического наблюдения за детьми и подростками, проживающими на радиоактивно-загрязненных территориях после Чернобыльской аварии // Радиационная биология. Радиоэкология - 2005 - Т.45.-№1,- С.5-15.

27. Мазурик В.К., Михайлов В.Ф., Ушенкова Л.Н., Надежина Н.М., Раева Н.Ф., Севанькаев А.В., Хвостунов И.К. Сопоставление молекулярно-биохимических и цитогенетических характеристик клеток периферической крови у людей в отдаленный период после воздействия ионизирующей радиации в клинически значимых дозах // Радиационная биология. Радиоэкология - 2006.- Т.46.-№4.-С.393-409.

28. Севанькаев А.В., Замулаева И.А., Михайлова Г.Ф., Потетня О.И., Цепенко В.В., Хвостунов И.К. и др. Сравнительный анализ генных и структурных соматических мутаций у жителей загрязненных радионуклидами районов Орловской области после аварии на ЧАЭС // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2006,- Т.46 - №3,- С.315-321.

29. Andreev S.G., Eidelman Y.A., Salnikov I.V., Khvostunov I.К. Mechanistic modelling of genetic and epigenetic events in radiation carcinogenesis // Radiation Protection Dosimetry.- 2006 - V.122.- №1-4,- P.335-339.

30. Sevan'kaev A., Khvostunov I., David Lloyd D. et al. The suitability of FISH chromosome painting and ESR-spectroscopy of tooth enamel assays for retrospective dose reconstruction // Journal of Radiation Research.- 2006 - V.47 - №A (Suppl.).-P.A75-A80.

31. Nikjoo H. and Khvostunov I.K. Modeling of radiation-induced bystander effect at low LET II Int. J. Low Radiation-2006,- V.3.- №2-3,- P.143-158.

32. Sevan'kaev A.V., Khvostunov I.K., Lloyd D.C. et al. The chromosomal aberration assay for biological dosimetry a long time after exposure // Чернобыльские чтения-2008. Материалы международной научно-практической конференции, Гомель, 24-25 апреля 2008 - Гомель: Сож, 2008 - С.248-253.

33. Khvostunov I.K., Nikjoo Н., Uehara S., Hoshi M. The consideration of biological effectiveness of low energy protons using biophysical modeling of the effects induced by exposure of V79 cells // Радиационная биология. Радиоэкология,- 2010,- T.50.-№1.-C.81-89.

Заказ 308 Тираж 100 Объём 2,0 п.л. Формат 60х841/1б Печать офсетная

Отпечатано в МП «Обнинская типография» 249035 Калужская обл., г. Обнинск, ул. Комарова, 6

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Хвостунов, Игорь Константинович

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ.

1.1. Необходимость учета стохастических факторов и их классификация.

1.1.1. Факторы физической природы.

1.1.2. Факторы физико-химической природы.

1.1.3. Факторы биологической природы.

1.2. Методы биофизического моделирования.

1.2.1. Микродозиметрический метод.

1.2.2. Моделирование прямого и косвенного действия радиации на

1.2.3. Учет пространственной структуры мишени и репарации первичных повреждений.

1.2.4. Модели формирования хромосомных аберраций.

1.2.5. Использование хромосомных аберраций в биологической дозиметрии.

1.3. Достижения и нерешенные проблемы. Предмет настоящего исследования.

ГЛАВА 2. ОЦЕНКА РОЛИ СТОХАСТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В РАМКАХ МИКРОДОЗИМЕТРИЧЕСКОЙ

КОНЦЕПЦИИ.

2.1. Структура и характеристики биофизической модели.

2.1.1. Топология мишени и ее структурные элементы.

2.1.2. Стохастическая структура трека (физическая стадия).

2.1.3. Оценка роли свободных радикалов (радиационно-химическая стадия).

2.1.4. Алгоритм взаимодействия треков с мишенью.

2.2. Микродозиметрическая модель воздействия на клетку и субклеточные структуры.

2.2.1. Микродозиметрическое распределение поглощенной энергии в ядре клетки.

2.2.1.1. Воздействие частиц больших энергий.

2.2.1.2. Воздействие частиц малых энергий с учетом их замедления в мишени.

2.2.2. Микродозиметрическое распределение поглощенной энергии в субъядерных структурах.

2.3. Учет фактора пространственной неоднородности мишени.

2.3.1. Стеночный эффект при воздействии частиц малых энергий.

2.3.2. Стеночный эффект при воздействии частиц больших энергий.

РЕЗЮМЕ.

ГЛАВА 3. БИОФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИАЦИОННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ ДНК И ХРОМАТИНА, ИНДУЦИРОВАННЫХ ИЗЛУЧЕНИЕМ С РАЗЛИЧНОЙ ЛПЭ.

3.1. Виды повреждений ДНК и их классификация.

3.1.1. Классификация повреждений ДНК.

3.1.2. Модель двойной спирали ДНК.

3.1.2.1. Модель прямого действия на ДНК.

3.1.2.2. Модель косвенного действия на ДНК.

3.2. Моделирование первичных повреждений ДНК в клетке.

3.2.1. Радиационно-индуцированная фрагментация ДНК.

3.2.2. Фрагментация ДНК с учетом спонтанного уровня повреждений.

3.3. Межклеточное взаимодействие.

3.3.1. Биофизическая модель межклеточного взаимодействия.

3.3.1.1. Выживаемость клеток.

3.3.1.2. Трансформация клеток.

3.3.1.3. Оценка параметров модели межклеточного взаимодействия.

3.3.2. Межклеточное взаимодействие при облучении в геометрии микропучка.

3.3.3. Межклеточное взаимодействие при облучении в геометрии широкого пучка.

3.3.4. Вклад межклеточного взаимодействия в наблюдаемые радиационные эффекты.

РЕЗЮМЕ.

ГЛАВА 4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ХРОМОСОМНЫХ

АБЕРРАЦИЙ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ in vitro и in vivo.

4.1. Оценка частоты спонтанных аберраций хромосом.

4.1.1. Состав контрольных групп обследованных лиц.

4.1.2. Нестабильные аберрации в контрольных группах.

4.1.3. Стабильные аберрации в контрольных группах.

4.2. Дозовая зависимость выхода нестабильных и стабильных аберраций хромосом при облучении лимфоцитов крови человека in vitro.

4.2.1. Дозовая зависимость нестабильных аберраций.

4.2.2. Дозовая зависимость стабильных аберраций.

4.2.3. Анализ результатов регрессионного анализа дозовой зависимости частоты стабильных и нестабильных аберраций при облучении лимфоцитов in vitro.

4.3. Закономерности индукции аберраций хромосом в лимфоцитах крови человека in vivo при аварийном облучении.

4.3.1. Характеристика группы обследованных лиц.

4.3.2. Результаты анализа индукции аберраций хромосом в раннем пострадиационом периоде.

4.3.3. Результаты анализа динамики частоты аберраций хромосом за весь период наблюдения.

4.3.3.1. Анализ динамики частоты нестабильных аберраций в отдаленном пострадиационном периоде.

4.3.3.2. Анализ динамики частоты стабильных аберраций.

4.3.3.3. Динамика частоты стабильных и нестабильных аберраций в лимфоцитах крови облучившихся лиц в отдаленном пострадиационном периоде.

4.3.4. Динамика хромосомных аберраций при фракционированном пролонгированном облучении с высокой мощностью дозы. 189 РЕЗЮМЕ.

ГЛАВА 5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ДОЗИМЕТРИИ ПРИ ОЦЕНКЕ ДОЗ НЕКОНТРОЛИРУЕМОГО ОБЛУЧЕНИЯ.

-55.1. Дозовые зависимости частоты хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови при облучении in vitro и in vivo.

5.1.1. Дозовая зависимости индукции дицентриков в остром периоде при облучении in vivo.

5.1.2. Дозовая зависимость частоты транслокаций в отдаленном периоде при облучении in vivo.

5.2. Результаты применения цитогенетического метода в биологической дозиметрии.

5.2.1. Результаты цитогенетического обследования персонала Чернобыльской АЭС, подвергшегося острому аварийному облучению.

5.2.2. Обследование военнослужащих, подвергшихся облучению в результате радиационных аварий на атомных подводных лодках.

5.2.3. Биодозиметрическое расследование случая неконтролируемого облучения персонала при работе с источником Ir.

5.2.4. Обобщенная оценка применимости цитогенетического метода для ретроспективной биологической дозиметрии.

5.3. Пределы применимости цитогенетического метода при проведении биологической дозиметрии.

5.3.1. Пределы применимости метода оценки дицентриков и метода

Qdr в зависимости от времени после облучения.

5.3.2. Анализ применимости метода оценки транслокаций и аномальных моноцентриков для ретроспективной биологической дозиметрии.

5.3.3. Калибровочная дозовая зависимость транслокаций в отдаленном пострадиационном периоде.

5.3.4. Блок-схема биодозиметрического расследования.

ОБСУЖДЕНИЕ И РЕЗЮМЕ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Роль стохастических факторов в процессе формирования первичных повреждений ДНК и их хромасоомных аберраций при воздействии радиации на соматические клетки млекопитающих in vitro и in vivo"

В классическом варианте количественная радиобиология сформировалась к 40-м годам прошлого века в виде теории попадания и мишени, которая исходила из представлений, что характерные особенности наблюдаемых зависимостей доза-эффект обусловлены дискретным характером взаимодействия излучения с веществом и различной чувствительностью объекта и мишени, Тимофеев-Ресовский Н.В. и др. (1968). Данная теория основана на физических представлениях о первичных пусковых механизмах, которые применялись механистически к различным биологическим объектам с целью оценить зависимость эффекта от дозы при заданных параметрах мишени, Ли Д.Е. (1946), Циммер К.Г. (1962). В действительности любой биологический объект представляет собой динамическую систему, которая при внешнем воздействии или в процессе жизнедеятельности переходит из одного состояния в другое через последовательность множества элементарных вероятностных событий. Конечные проявления радиобиологических реакций в виде мутаций, инактивации или гибели клетки являются следствием совокупности многих причин, каждая из которых в общем случае может быть существенной. Поэтому дальнейшее развитие количественная радиобиология получила в виде стохастической концепции, Хуг О., Келлерер А. (1969), Капульцевич Ю.Г. (1973) в которой наблюдаемый эффект анализировался с учетом общих представлений о стохастичности жизненных процессов и взаимодействии ионизирующего излучения с веществом. Другими словами, ставилась задача учесть наложение стохастических особенностей взаимодействия излучения с веществом и стохастичности процессов жизнедеятельности живой системы. Основным достижением данной концепции следует признать саму постановку задачи в общем виде, которая указывает на многогранность и сложность проблемы оценки действия радиации на живые системы и одновременно намечает пути к ее реализации.

Отличительной особенностью воздействия ионизирующей радиации на биологические структуры является способность отдельных актов передачи энергии повреждать химические связи значимых биологических молекул. В результате структура и функции биологических объектов могут быть нарушены, что приводит к последствиям, проявляющимся на различных уровнях: от молекулярного до организма в целом. Количественной мерой радиационного воздействия является величина поглощенной дозы. Вместе с тем, при одинаковых дозах, обусловленных излучением с различной ЛПЭ или пролонгированным облучением, наблюдаются существенно различные эффекты. Из подобных наблюдений следует, что биологическая эффективность зависит от пространственного и временного распределения поглощенной энергии в форме ионизаций и возбуждений молекул мишени. При одинаковой поглощенной дозе различные виды излучений могут приводить к биологическим эффектам, различающимся в десятки и сотни раз, что зависит от степени микродозиметрической концентрации энергии излучения в мишени. Изучение таких процессов позволяет не только интерпретировать наблюдаемые эффекты, но и прояснять фундаментальные механизмы действия радиации.

Особенно актуальной проблема учета стохастических факторов оказывается при рассмотрении радиационных эффектов при малых дозах и низких мощностях дозы. Речь идет о радиационных эффектах, дозовая зависимость которых переходит от линейной к нелинейной форме и подчиняется иным закономерностям, чем в случае детерминистских эффектов, Капульцевич Ю.Г. (1973), Севанькаев A.B., Лучник Н.В. (1977), Pohl-Rüling J. etal. (1983), Насонова Е.А. и др. (2006), В частности, после облучения в малых дозах радиацией с низкой ЛПЭ, что характерно для повседневной среды обитания человека, отмечаются существенные проблемы с экстраполяцией закономерностей из области высоких на область малых доз, Рождественский Л.М. (2001, 2008).

Перечисленные выше аргументы приводят к выводу о необходимости учета стохастических факторов при решении актуальных задач радиационной биологии, радиационной защиты и радиационной эпидемиологии.

Особенностью воздействия ионизирующего излучения на молекулу ДНК, особенно с низкой линейной переданной энергией (ЛПЭ) (гамма- и рентгеновское излучение), является существенный вклад механизма косвенного действия свободных радикалов, которые возникают в процессе радиолиза молекул воды и приводят к повреждению сахаро-фосфатного остова молекулы ДНК. По этой причине учет как прямого, так и косвенного действия ионизирующего излучения является необходимым условием разработки современной биофизической модели для оценки радиационных повреждений, вызванных излучением с различной ЛПЭ. На молекулярном уровне, порядка размеров молекулы ДНК и субклеточных структур, возрастает локальная кластеризация поглощенной энергии ионизирующего излучения. Поскольку эффективность работы репарационных систем на клеточном уровне может зависеть от распределения повреждений на масштабах в десятки пар оснований (ПО) в структуре молекулы ДНК, то исследование соотношения простых и комплексных повреждений ДНК позволяет оценить эффективность работы систем репарации. Актуальность исследования первичных повреждений ДНК обусловлена тем, что они играют определяющую роль в механизмах образования хромосомных аберраций в соматических клетках человека. Анализ хромосомных аберраций позволяет делать обоснованные заключения о характере радиационного воздействия, а также прогнозировать его последствия.

3. Разработка модели межклеточного взаимодействия наблюдаемого in vitro эффекта "свидетеля" (bystander effect).

Впервые на репрезентативном уровне удалось получить и проанализировать данные многолетнего цитогенетического наблюдения людей с общим облучением в дозах от 1 Гр до 10 Гр и клиническими проявлениями острой лучевой болезни (ОЛБ). При этом впервые были получены количественные закономерности динамики стабильных и нестабильных хромосомных аберраций в лимфоцитах крови этих лиц от момента облучения до 40-^-50 лет после радиационного воздействия. Установлено, что частота дицентриков и центрических колец в лимфоцитах крови человека после острого облучения непрерывно снижается, следуя быстро и медленно спадающим компонентам в соотношении (90% на 10%), а частота транслокаций после первоначального снижения в течение 3-40 лет сохраняется на постоянном уровне до 35^40 лет.

Апробация работы. Основные результаты диссертации представлены и обсуждены на следующих научных конференциях:

• VII Совещание стран СНГ по микродозиметрии и школы «Фундаментальные и прикладные аспекты радиационных исследований», 1992, 15-20 ноября, Суздаль;

• 24-th Annual Meeting of the European Society for Radiation Biology, 4-8 Oct., 1992, Erfurt, Germany; 25-th Annual Meeting of the European Society for Radiation Biology, June 10-14, 1993, Stockholm University, Sweden;

• 26-th Annual Meeting of the European Society for Radiation Biology, 25-29 June, 1994, Amsterdam, The Netherlands;

• 11-th Symposium on Microdosimetry, 13-18 Sept. 1992, Gatlinburg, Tennessee, USA; Molecular Mechanisms of Environmental Mutagenesis and Cancer, August 20-25, 1994, Stockholm/Huddinge, Sweden;

• 10-th International Congress of Radiation Research Aug. 27- Sept. 1, 1995, Wurzburg, Germany;

• 12-th Symposium on Microdosimetry Sept. 29- Oct. 4, 1996, Oxford, UK; International Conference on Biodosimetry and 5-th International Symposium on ESR Dosimetry and Applications Obninsk-Moscow, June 22-26, 1998;

• 29-th Meeting of the European Society for Radiation Biology and the 9-th Meeting of the Italian Society for Radiation Research. Capri 3-7 Oct. 1998;

• International Conference Modern Problems of Radiobiology, Radioecology and Evolution dedicated to centenary of N.W. Timofeeff-Ressovsky, Sept. 6-9, 2000, Dubna 2000; Cospar Colloquium. Second International Workshop - Radiation Safety for Manned Mission to Mars. Sept. 29-Oct. 01, 2003, Dubna;

• 3rd Dosimetry workshop on the Semipalatinsk nuclear test site area and 10-th Hiroshima International Symposium, Hiroshima, 9-11 March, 2005; V съезд no радиационным исследованиям, Москва, 10-14 апреля, 2006;

• 7-th International Symposium on ESR Dosimetry and Applications 10-13 July 2006, Bethesda, Maryland, USA; 4-th International Workshop on Space Radiation Research and 17-th Annual NASA Space Radiation Health Investigators' Dubna, 2006;

• III Международный симпозиум «Проблемы биохимии, радиационной и космической биологии», Дубна, 24-28 января 2007; Международная конференция «Новые направления в радиобиологии» Москва, 6-7 июня, 2007;

• BioDose-2008, Sept. 7-11, 2008, Dartmouth College, Hanover, NH, USA;

• 46-th Japan Science Workshop, 27-28 Nov., NIRS, Chiba, Japan;

• VI съезд по радиационным исследованиям (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность) Москва, 25-28 октября 2010;

• EPRBioDose 2010 Conference Mandelieu La Napoule (France) 10-14 October, 2010.

Диссертационная работа апробирована на научной конференции экспериментального радиологического сектора Учреждения РАМН МРНТТ РАМН, протокол №> 255 от 10.11.2010 г.

Результаты настоящего исследования являются итогом многолетней работы, проведенной в лаборатории радиационной цитогене-тики МРНЦ в сотрудничестве с ФМБЦ им. А. И. Бурназяна, Москва, ИБХФ РАН, Москва, NRPB, Дидкот, Великобритания и IRSN, Франция.

Искреннюю признательность и благодарность выражаю своему научному консультанту, заведующему лабораторией молекулярной цито-генетики МРНЦ, д.б.н., профессору Александру Васильевичу Севанькаеву и заведующему лабораторией биофизического моделирования ИБХФ РАН, к.ф.-м.н. Сергею Григорьевичу Андрееву за неоценимую помощь и поддержку при выполнении исследований. В период постановки задачи и обсуждения результатов огромный вклад внесли руководитель цитогенетической лаборатории доктор Д. Ллойд, руководитель цитогенетической группы, д.б.н. В.Ю. Нугис, руководитель научной группы доктор X. Никджо.

Заключение Диссертация по теме "Радиобиология", Хвостунов, Игорь Константинович

ВЫВОДЫ

3. Установлено, что наблюдаемые при касательном воздействии тяжёлых ионов на сферическую чувствительную область аномально большие события поглощения энергии вызваны вкладом вторичных 5-электронов.

-2494. Показано, что наблюдаемый на клеточном уровне эффект "свидетеля" объясняется взаимодействием облученных и интактных клеток посредством межклеточного сигнала, который распространяется по законам диффузии.

8. Показано, что при длительном фракционированном общем облучении человека с высокой мощностью дозы в суммарных дозах от 1 до 17 Гр при работе в саркофаге ЧАЭС, частота как дицентриков, так и транслокаций в лимфоцитах крови линейно зависит от дозы. После прекращения работ частота дицентриков быстро спадает за 2-КЗ года до 10-45% от первоначальной величины, а частота транслокаций остаётся на постоянном уровне в течение, как минимум, 10 лет после облучения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Определение стохастических и детерминистских радиационных эффектов было дано в международных публикациях МКРЗ, используя понятие пороговой дозы. Для стохастических эффектов характерно отсутствие пороговой дозы, а также отсутствие зависимости степени тяжести эффекта от дозы по правилу «все или ничего». Типичными примерами стохастических эффектов являются канцерогенез и индукция мутаций в половых и соматических клетках. Причиной стохастических эффектов могут быть изменения в одной или нескольких клетках, в то время как для детерминистского эффекта требуется повреждение не менее определенного числа клеток.

Главная особенность воздействия радиации на ДНК состоит преимущественно в повреждении нуклеотидов, сахаро-фосфатных групп и присоединенных к ДНК белков. Потеря или изменения в генетической информации, заключенной в молекуле ДНК, напрямую связана с изменением клоногенного потенциала соматических клеток. Одним из основных видов последствий воздействия радиации на ДНК являются структурные изменения хромосом, которые, в отличие от генных мутаций, визуально видны в метафазе. Поэтому для проявления радиационных повреждений генома клетка должна сохранять способность к делению, т.е. иметь клоногенный потенциал.

В настоящей работе первичные повреждения ДНК, возникающие при воздействии ионизирующей радиации с различной ЛПЭ, были исследованы при помощи разработанной биофизической модели. Эта модель включает стохастическую структуру трека и пространственную структуру ДНК, в том числе, нуклеосомномный, фибриллярный и доменный уровень ее организации. Разработанная модель позволяет выполнять стохастическое моделирование физической и радиационно-химической стадий для оценки поглощенной энергии, а также расчет абсолютных значений выхода первичных повреждений

-238в клетке, субклеточных структурах и в ДНК при различных формах ее организации с точностью до отдельных атомов или нуклеотидов.

Последствия воздействия радиации на соматические клетки млекопитающих изучались по частоте хромосомных аберраций в результате облучения образцов крови человека in vitro. Хромосомные аберрации исследовали путем метафазного анализа препаратов на световом и флуоресцентном микроскопе. Этим методом была получена дозовая зависимость частоты радиационно-индуцированных аберраций стабильного и нестабильного типа в лимфоцитах крови человека в клетках первого деления. Частота спонтанно возникающих аберраций исследовалась на образцах крови контрольных лиц, не подвергавшихся радиационному воздействию.

Количественные особенности выхода хромосомных аберраций в соматических клетках человека при облучении in vitro и in vivo были изучены и сопоставлены путем анализа результатов цитогенетического обследования лиц, облучившихся при радиационных авариях. Основное внимание при этом анализе уделялось закономерностям выхода аберраций хромосом в отдаленном периоде, т.е. много лет спустя после облучения. Динамика уровня различных типов аберраций в стабильных и нестабильных клетках, исследованная в течение длительного периода времени после облучения, показала их способность передаваться в поколениях делящихся соматических клеток. Выявленные закономерности динамики аберраций позволили внести ряд уточнений в методику ретроспективной биологической дозиметрии, основной на цитогенетических данных.

В настоящей работе при изучении первичных радиационно-индуцированных повреждений ДНК была исследована зависимость микроскодозиметрического поглощения энергии от геометрической формы мишени на уровне ядра клетки и субъядерных структур, включая различные формы высшей пространственной организации молекулы ДНК. В результате было показано, что тип пространственной организации хроматина влияет на радиационную чувствительность ДНК. Путем стохастического моделирования воздействия треков заряженных частиц на различные мишени была выявлена закономерность снижения вероятности поглощения энергии от одного трека с ростом компактизации мишени. Так, вероятность поглощения энергии в компактной фибрилле меньше, чем в линейном сегменте той же массы в 1.5-^-2 раза. С ростом ЛПЭ заряженных частиц в диапазоне от 2 до 104 кэВ/мкм эта разница возрастает до 50 раз. Попутным интересным результатом при исследовании фактора пространственной гетерогенности мишени явился теоретически предсказанный скользящий эффект (grazing effect) от одиночного трека тяжелой заряженной частицы, проходящей по границе мишени. В микродозиметрических опытах с тканеэквивалентным пропорциональным счетчиком такой эффект проявляется в виде аномально больших всплесков поглощенной в счетчике энергии от быстрых тяжелых ионов. В настоящей работе путем моделирования пространственной перестройки структуры трека на границе плотной и разреженной среды впервые была обоснована оригинальная интерпретация данного эффекта в виде существенного повышения вклада вторичных 8-электров, образующихся в стенке счетчика.

Выполненное в настоящей работе биофизическое моделирование выхода начальных повреждений ДНК при воздействии излучения с различной ЛПЭ. позволило исследовать структуру первичных повреждений на двойной спирали ДНК. Роль кластеризации первичных повреждений была определена путем расчета выхода одиночных (ОР) и двойных (ДР) разрывов в линейном сегменте ДНК в зависимости от ЛПЭ, с учетом прямого и косвенного действия радиации. Показано, что при внутриклеточных условиях с ростом ЛПЭ излучения от 1 до 120 кэВ/мкм вклад косвенного действия составляет 30% для ОР и 30-40% для ДР. При этом оценка ОБЭ по ОР составила 0.77, а по ДР - 1.5, соответственно, что обусловлено образованием кластерных повреждений ДНК при совместном прямом и косвенном действии радиации.

Биологическая значимость сложных (кластерных) ДР ДНК в качестве критических повреждений на молекулярно-клеточном уровне была подтверждена расчетами биологической эффективности протонов различных энергий. Так, было показано, что 400 кэВ протоны от 5 до 9 раз более эффективно индуцируют сложные ДР, чем протоны с энергией 10 МэВ, что хорошо согласуется с экспериментальными результатами, Folkard М. et al. (1989, 1996), Perris A. et al. (1986), Belli M. et al. (1993). Другие типы первичных повреждений не могут рассматриваться в качестве показателя такой биологической эффективности. Полученные результаты подтвердили сформулированную ранее гипотезу о роли локальных кластеров ионизаций, определяющих наблюдаемый радиационный эффект, Ward J.F. (1995).

Эффективность репарационных систем на клеточном уровне может также зависеть от распределения повреждений на масштабах надмолекулярной организации ДНК в клетке. Неслучайное или кластерное распределение повреждений в хроматине может быть обусловлено высокой объемной концентрацией участков цепи ДНК при ее сворачивании в структуры высших порядков. Роль структуры ДНК и хроматина в индукции первичных повреждений была исследована при помощи разработанной биофизической модели. Так, впервые предсказанное в настоящем исследовании и в работе Holley W.R. et al. (1995), неслучайное, кластерное распределение длин коротких фрагментов ДНК при воздействии тяжелых ионов было подтверждено в экспериментальном исследовании Rydberg В. et al. (1996). Расчеты показали, что распределение коротких фрагментов ДНК зависит от параметров структуры фибриллы хроматина в соответствии с нуклеосомным и фибриллярным уровнем организации. В настоящем исследовании на основе разработанной биофизической модели и проведенных численных экспериментов показано наличие кластеров ДР ДНК в хроматине, что согласуется с экспериментальными измерениями коротких фрагментов ДНК в диапазоне до 3 тыс. пар оснований.

Роль мульти-петлевой интерфазной структуры ДНК была исследована при помощи моделирования распределение фрагментов ДНК в диапазоне до 6 млн. пар оснований при воздействии ионов азота с ЛПЭ=125 кэВ/мкм. В результате было показано, что распределение длин фрагментов существенно отличается от модели случайного равномерного распределения ДР по двойной спирали ДНК и зависит от ее мульти-петлевой интерфазной структуры. Наблюдаемое распределение длин фрагментов не совпадает с простой суммой индуцированной и спонтанной компонент из-за их взаимной зависимости. Теоретические выводы были подтверждены в экспериментальном исследовании Hoglund Е. et al. (2000).

Таким образом, разработанная технология моделирования выхода первичных повреждений ДНК позволяет корректно интерпретировать и планировать экспериментальные исследования выхода фрагментов ДНК при различных вариантах облучения.

С использованием биофизического моделирования была разработана модель межклеточного взаимодействия (bystander effect) в рамках гипотезы о диффузионном способе распространения межклеточного сигнала. Используя экспериментальные данные, была получена оценка массы белка несущего сигнал, менее 10 к Да, что значительно сужает область поиска физического носителя сигнала. Разработанная модель межклеточного взаимодействия была апробирована на экспериментальных данных по воздействию на клетки млекопитающих активной среды, содержащей сигналы взаимодействия, при облучении тяжелыми ионами в геометрии широкого пучка и микропучка.

Показано, что при высоких дозах облучения тяжелыми ионами на каждую инактивированную прямым облучением клетку приходится, примерно, две клетки, погибшие за счет межклеточного взаимодействия. С ростом числа попаданий треков в ядро клетки (с ростом дозы) возрастает число инактивированных клеток и, следовательно, возрастает концентрация межклеточных сигналов. Рост концентрации сигналов приводит к увеличению числа клеток, воспринявших такой сигнал и существенному снижению выживаемости клеток. Была получена оценка среднего числа межклеточных сигналов, которые испускает клетка при облучении. Так, для редкоионизирущего у-излучения эта величина равна (1,2), а при воздействии а-частиц с ЛПЭ=90 кэВ/мкм среднее число межклеточных сигналов от одной клетки варьируется в пределах от 6 до 12.

Разработанная модель межклеточного взаимодействия предсказывает увеличение начального наклона дозовой зависимости выхода индуцированных трансформированных клеток при малых дозах, что подтверждается экспериментальными данными. Обнаруженный эффект имеет важное значение для оценки радиационного риска отдаленных последствий облучения клеток млекопитающих в малых дозах и может привести к его переоценке, Brenner DJ. (2002), Mothersill С. (2006).

Воздействие радиации на соматические клетки человека при облучении in vitro и in vivo изучалось по наблюдаемым последствиям в форме частоты хромосомных аберраций. При этом, анализировались аберрации как стабильного (транслокации и аномальные моноцентрики), так и нестабильного типа (ацентрики, дицентрики, центрические кольца). Была исследована спонтанная частота аберраций, частота аберраций, индуцированных при облучении лимфоцитов крови in vitro в различных дозах, и частота аберраций, наблюдаемая в лимфоцитах крови лиц, облучившихся в результате различных радиационных аварий.

Спонтанный уровень хромосомных аберраций был определен путем анализа образцов крови 386 человек различного пола и возраста (243 830 метафаз, стандартный метод окраски хромосом, скрининговые исследования), и 12 человек мужского пола (17 967 метафаз, метод FISH, обследование группы лиц), которые не имели контакта с ионизирующей радиацией. Изучение спонтанного уровня хромосомных аберраций в зависимости от возраста человека необходимо для корректной оценки радиационно-индуцированной компоненты частоты аберраций, а также для биологической дозиметрии.

Дозовая зависимость выхода хромосомных аберраций была получена при у-облучении б0Со образцов крови in vitro в дозах от 0,035 Гр до 5,0 Гр (стандартный метод окраски хромосом) и в дозах от 0,1 Гр до 4,0 Гр (метод FISH). Полученные в настоящем исследовании регрессионные коэффициенты дозовых зависимостей выхода нестабильных и стабильных аберраций хорошо согласуются с результатами других авторов, представленных в отечественных и международных публикациях.

Закономерности выхода аберраций в лимфоцитах крови человека при облучении in vivo были получены путем анализа образцов крови 73 человек, включающих 265 тестов стандартным методом окраски хромосом и 97 тестов методом FISH. Все обследованные лица подвергались аварийному или неконтролируемому радиационному воздействию, преимущественно редко-ионизирующего излучения, в дозах от 0,1 Гр до 10 Гр на все тело при остром облучении (62 чел) и от 0,9 Гр до 17Гр при пролонгированном облучении (11 чел). Все 62 человека с острым облучением имели клинические проявления острой лучевой болезни (ОЛБ) различной степени тяжести. Многие из числа обследованных лиц наблюдались повторно с кратностью от 2 до 15 раз, включая анализ частоты аберраций в остром периоде (сразу же после облучения). Такой подбор цитогенетических данных позволил с хорошей статистической точностью исследовать зависимость частоты аберраций при облучении in vivo от таких факторов как: степень тяжести ОЛБ, величина поглощенной дозы, время после облучения, острый или пролонгированный тип облучения.

Сопоставление выхода хромосомных аберраций при облучении in vitro и in vivo позволили выявить особенности процессов индукции и последующего формирования аберраций в соматических клетках человека. Результаты сопоставления имеют важное практическое значение, поскольку дозовые зависимости частоты аберраций хромосом после облучения in vitro нашли широкое применение в качестве калибровочных дозовых кривых для биологической дозиметрии. Так, анализ соотношения частоты дицентриков в остром периоде (диапазон 5 + 500 диц/100 кл) и степени тяжести ОЛБ (I+IV степени) в подгруппе из 21 человека показал, что между ними имеется четкая корреляционная зависимость. Встречающийся в ряде случаев повышенный уровень дицентриков может быть следствием дополнительного внутреннего облучения от короткоживущих радионуклидов при ингаляционном, пероральном или перкутантном (через кожу) пути их поступления в организм человека.

Исследование зависимости частоты нестабильных аберраций у облучившихся лиц от времени после облучения показало, что эта зависимость имеет двухфазный вид, с быстрым снижением в первые 0,5+1,6 лет и последующим медленным снижением за характерное время, порядка 20 лет. При этом свыше 90% аберрантных клеток с нестабильными аберрациями характеризуются быстрой элиминацией.

Среднее число аберраций на одну аберрантную клетку за первые 10 лет снижается от величины 1,4+-2,4 до спонтанного уровня, порядка 1,0 аберр/клет, однако соотношение типов аберраций отличается от их соотношения в клетках лиц из контрольных групп. Так, в аберрантных клетках контрольных лиц доля дицентриков составляет в среднем 18%, а в аберрантных клетках облучившихся лиц эта доля снижается за первые 10 лет от 50+70 % в остром периоде до 30% в отдаленном периоде. По этой причине частота радиационных маркеров (дицентриков и центрических колец) превышает спонтанный уровень при наблюдении до 40+50 лет после облучения.

Изменение с течением времени после облучения соотношения видов нестабильных аберраций в аберрантных клетках облучившихся лиц может являться следствием различий в способности аберраций передаваться дочерним клеткам. Известно, что наименьшей вероятностью характеризуются именно дицентрики (-50% в первом митозе), поэтому их доля с течением времени уменьшается. Однако сохраняющийся в организме облучившегося человека источник аберраций в виде облученных стволовых клеток может поддерживать повышенную частоту радиационных маркеров в соматических клетках длительное время после воздействия радиации.

Похожую причину может иметь и наблюдаемое в лимфоцитах крови облучившихся лиц изменение соотношение полных и неполных транслокаций в зависимости от времени. Действительно, образование неполной транслокации обычно сопровождается потерей генетического материала в виде делетированных ацентрических фрагментов при последующих делениях клетки и, как следствие, повышением вероятности ее гибели. Полные транслокации свободно передаются в поколениях делящихся клеток, однако могут повышать вероятность злокачественной трансформации клетки за счет образования т.н. "химерных" генов при обмене генетическим материалом между хромосомами. В подтверждение сформулированной гипотезы в лимфоцитах крови облучившихся лиц было выявлено снижение доли неполных транслокаций с течением времени после облучения. Полученная регрессионная зависимость имеет вид У =(1,57±0,10) - (0,008±0,005) ^ где У - отношение суммы полных и неполных транслокаций к числу полных транслокаций, I - время после облучения, лет.

Динамика частоты стабильных аберраций в виде транслокаций и аномальных моноцентриков в лимфоцитах крови облучившихся лиц с различной степенью тяжести ОЛБ была проанализирована при наблюдении до 45 лет после облучения. Установлено, что после первых 10 лет частота индуцированных транслокаций падает до 12-Н8 % от первоначального уровня, оставаясь затем неизменной вплоть до 45-^-50 лет после облучения. Аналогичные закономерности были выявлены и для аномальных моноцентриков, частота которых была примерно в 10 раз меньше, чем частота транслокаций (с пересчетом ее на весь геном). В целом наблюдалась положительная корреляция степени тяжести ОЛБ облучившихся лиц с частотой стабильных аберраций, но она была менее выражена, чем корреляция с частотой дицентриков в остром периоде.

Основной причиной снижения частоты стабильных аберраций в первые годы после облучения является элиминация нестабильных клеток, т.е. аберрантных клеток с нестабильными аберрациями, в которых также могут содержаться и стабильные аберрации. Как показано выше, элиминация основной доли нестабильных клеток происходит достаточно быстро, за время порядка 0,5—1,6 лет, в то время как снижение частоты стабильных аберраций за такое время наблюдалось только у лиц с дозой общего облучения свыше 4 Гр (ОЛБ III-IV), а при меньших дозах частота стабильных аберраций снижалась гораздо медленнее, за 6—8 лет. Это означает, что при дозах общего облучения менее 4 Гр (ОЛБ I-II) в течение первых 6—8 лет, наряду с элиминацией лимфоцитов, содержащих стабильные аберрации, идет процесс поступления таких клеток в периферическую кровь, вероятно, в процессе пролиферации из облученных стволовых клеток. С течением времени, когда элиминируют все первично облученные лимфоциты, поступление клеток с транслокациями стабилизируется, обуславливая независящую от времени частоту транслокаций в лимфоцитах периферической крови.

Анализ динамики хромосомных аберраций при пролонгированном облучении в группе работников саркофага ЧАЭС показал, что частота аберраций на время окончания работ линейно зависит от суммарной накопленной дозы с коэффициентом, близким по величине линейному коэффициенту регрессии в in vitro дозовой зависимости, причем, как для дицентриков, так и для транслокаций. После окончания работ в саркофаге частота дицентриков быстро спадала за 1-2 года, а частота транслокаций оставалась на прежнем уровне в течение как минимум 10 лет.

С целью уточнения области применимости дозовых зависимостей частоты аберраций хромосом при облучения in vitro в качестве калибровочных дозовых кривых для биологической дозиметрии были сопоставлены наблюдаемые при облучении in vivo дозовые зависимости частоты хромосомных аберраций с моделью in vitro, причем, как в остром, так и в отдаленном пострадиационном периоде. В результате было наглядно показано, что наблюдаемые в отдаленном периоде частоты транслокаций при облучении in vivo оказались существенно меньше по сравнению дозовой зависимостью при облучении in vitro.

Необходимость корректировки калибровочной in vitro дозовой зависимости, с целью применения метода транслокаций для ретроспективной биодозиметрии признана научным сообществом, Tucker J. D. (2001, 2008), Duran A. et al. (2009), Le'onard A. et al. (2005), Voisin P et al. (2004), Darroudi F. (2000). В настоящей работе предложен конкретный метод корректировки, основанный на обобщении индивидуальных цитогенетических данных облучившихся лиц, у которых анализировались образцы крови как в ранний, так и в отдаленный период после облучения. При этом начальная частота дицентриков позволила адекватно оценить поглощенную дозу даже при отсутствии физической дозиметрии, а прослеженная динамика частоты транслокаций в отдаленном пострадиационном периоде позволила внести обоснованные поправки в in vitro калибровочную дозовую зависимость для пересчета частоты транслокаций в поглощенную в дозу. При этом, как при построении in vitro дозовой зависимости частоты транслокаций, так и при анализе образцов крови облучившихся лиц, предлагается подсчитывать сумму полных и неполных транслокаций в клетках стабильного и нестабильного типа. Такой подход позволяет повысить эффективность анализа и снизить его стоимость при разумном сохранении точности при оценке дозы по частоте транслокаций, Stronati L. et al. (2001).

Возможности биодозиметрического расследования при помощи анализа частоты хромосомных аберраций показаны в работе на примерах аварийного и неконтролируемого облучения различных групп лиц. Область применимости метода нестабильных аберраций исследована путем статистического анализа динамики частоты дицентриков и величины qdr у облучившихся лиц. В результате показано, что через год после облучения частота дицентриков и величина qdr снижаются в среднем на 65% и 35% соответственно. Такое изменение показывает невозможность использования этих параметров для вычисления дозы с помощью соответствующих in vitro дозовых зависимостей в ретроспективной биологической дозиметрии. Допустимый временной период задержки с взятием образцов крови может составлять не более 4 месяцев. Величина qdr снижается со временем, но по истечении примерно 5 лет выходит на плато. Чтобы изменение величины qdr с течением времени не искажало оценку дозы, необходимо вносить повышающую поправку в этот показатель, если он получен в период свыше 4-5 мес. после облучения. Такая поправка составляет от 30% до 50% при взятии образцов крови на анализ в период от 1 года до 10 лет после облучения, соответственно.

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Хвостунов, Игорь Константинович, Обнинск

1. Андреев С.Г., Эйдельман Ю.А. Пути обменных взаимодействий хромосомных повреждений, приводящих к внутрихромосомным аберрациям, зависят от структуры интерфазных хромосом // Радиационная биология. Радиоэкология.- 2001Т.41.- №5.- С.469-474.

2. Воробцова И. Е., Воробьева М. В., Богомазова А. Н. и др. Зависимость частоты стабильных и нестабильных аберраций хромосом от дозы облучения лимфоцитов человека in vitro // Радиационная биология. Радиоэкология.-1997.-Т.37-№2.-С. 233-239.

3. Гуськова А.К. и др. Инструкция по диагностике, медицинской сортировке и лечению острых радиационных поражений. МЗ и МО СССР.-Москва, 1978.

4. Дубинин Н.П., Сойфер В.Н. Молекулярные механизмы возникновения хромосомных разрывов и полных генных мутаций // Изв. АН СССР. Сер. биол.- 1969.-№5.- С. 637-648.

5. Елисова Т.В. Стабильные и нестабильные аберрации хромосом у человека и других млекопитающих в связи с вопросами биологической дозиметрии // Радиационная биология. Радиоэкология 2008 - Т.48 - №1.- С. 14-27.

6. Иванов В.И., Лысцов В.Н., Губин А.Т. Справочное руководство по микродозиметрии.—М.: Энергоатомиздат, 1986 185 с.

7. Каплан И.М. Процессы поглощения энергии ионизирующего излучения в молекулярной среде. Специфика конденсированной фазы // Микродозиметрия. Материалы Всесоюзного семинара «Прикладные аспекты радиационной физики».- Ленинград: Изд-во ЛИЯФ, 1986 С.28-56.

8. Капульцевич Ю.Г. Количественные закономерности лучевого поражения клеток.- М.: Атомиздат, 1978.-230 с.

9. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров) / Пер. с англ.— М.: Наука, 1973- 832 с.

10. Корогодин В.И. Проблемы пострадиационного восстановления- М.: Атомиздат, 1966 — 392 с.

11. Лахно В.Д. Математическая клетка. Концепции построения математических моделей переноса заряда в живой клетке // Вестник РУДН. Сер. Прикладная и компьютерная математика — 2003— Т.2.— №.2 — С.77-84.

12. Ли Д.Е. Действие радиации на живые клетки М.: Госатомиздат, 1963 — 288 с.

13. Лучник Н.И. Биофизика цитогенетических поражений и генетический код — Л.: Медицина, 1968.-296 с.

14. Микродозиметрия. Доклад 36 МКРЕ / Пер. с англ.- М.: Энергоатомиздат, 1988.- 193 с.

15. Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика: Учебник для вузов. Т. 1— М.: Энергоатомиздат, 1983 -616 с.

16. Нугис В.Ю. Цитогенетические критерии оценки дозы и равномерности острого внешнего гамма-облучения организма человека по результатам исследования культивируемых лимфоцитов: Дис. . докт. биол. наук-Москва, 2002.-303с.

17. Обатуров Г.М. Биофизическая модель действия ионизирующего излучения на ДНК // Радиобиология.- 1979.- Т.19.-№2.- С.163-170.

18. Обатуров Г.М., Матвеева Л.А., Тяте Э.Г., Яськова Е.К. Стохастическая модель образования хромосомных аберраций и радиационной инактивации клеток // Радиобиология.- 1980.- Т.20.-№6.- С.803-809.

19. Обатуров Г.М. Биофизические модели радиобиологических эффектов.—М.: Энергоатомиздат, 1987.- 152 с.

20. Окада Ш. Радиационная биохимия клетки. / Пер. с англ.— М.: Мир, 1974- 407 с.

21. Питкевич В. А., Виденский В.Г. Сечения взаимодействия протонов и электронов с атомами водорода, углерода, азота, кислорода // Атомная энергия.- 1976.- Т.40.-№4.- С.311-317.

22. Питкевич В.А., Дуба В.В. Концепция стохастической структуры трека тяжелой заряженной частицы в веществе // Радиобиология- 1981- Т.21- №6-С.829-835.

23. Питкевич В.А., Виденский В.Г., Дуба В.В. Статистической моделирование процесса торможения электронов энергией менее 30 кэВ в тканеэквивалентном веществе // Атомная энергия- 1982.- Т.52.- №3- С. 190-193.

24. Питкевич В.А. Средние характеристики процесса торможения электронов малой энергии в тканеэквивалентном веществе // Атомная энергия — Т.56.—-№3.- 1984.-С. 158-162.

25. Пяткин Е.К., Нугис В.Ю. Зависимость выхода аберраций хромосом от дозы при облучении лимфоцитов человека in vitro и in vivo II Медицинская радиология 1986-№9.- С.30-35.

26. Рождественский JI.M. PRO и CONTRA пороговости/беспороговости ' мутагенного (канцерогенного) действия ионизирующего излучения низкого уровня. // Радиационная биология. Радиоэкология- 2001- Т.41- №5-С.580-588.

27. Рождественский JIM. Радиобиологический анализ оценок канцероген-ного риска в радиационно-эпидемиологических исследованиях // Радиационная биология. Радиоэкология 2008 - Т.48.- №4.- С.389-408.

28. Рубанович A.B., Снигирева Г.П., Шевченко В.А. и др. Теория и практика построения калибровочных кривых в биодозиметрии // Радиационная биология и радиоэкология. 2006 - Т.46 - №4- С.447-456.

29. Севанькаев A.B., Лучник Н.В. Цитогенетический эффект низких доз при облучении in vitro II Генетика 1977- Т. 13 — №3.- С. 524-532.

30. Севанькаев A.B., Насонов А.П. Биологическая дозиметрия по хромосомным аберрациям в культуре лимфоцитов человека. Методические рекомендации.- Обнинск: НИИ медицинской радиологии АМН СССР, 1979.- 11 с.

31. Севанькаев A.B. Радиочувствительность хромосом лимфоцитов человека в митотическом цикле. М.: Энергоатомиздат, 1987.- 160 с.

32. Серебровский A.C., Дубинин Н.П. // Успехи экспериментальной биологии — 1929 №4 - С.235-247.

33. Сойфер В.Н., Акифьев А.П. Молекулярные механизмы образования хромосомных перестроек // Журнал общей биологии- 1976 Т.37 - №6-С.854-869.

34. Тимофеев-Ресовский Н.В., Иванов В.И., Корогодин В.И. Применение принципа попадания в радиобиологии-М.: Атомиздат, 1968.-228 с.

35. Хуг О., Келлерер А. Стохастическая радиобиология / Пер. с нем.- М.: Атомиздат, 1969 184 с.

36. Циммер К.Г. Проблемы количественной радиобиологии- М.: Госатомиздат, 1962.- 100 с.

37. Эйдус Л.Х. Физико-химические основы радиобиологических процессов и защиты от излучений,-М.: Атомиздат, 1972.-240 с.

38. Alloni D., Ballarini F., Friedland W. et al. Role of DNA/chromatin organisation and scavenging capacity in usx- and proton- induced DNA damage // Radiation Protection Dosimetry.-2006.- V.122.-№l-A-P.141-146.

39. Anderson R.M., Stevens D.L. and Goodhead D.T. M-FISH analysis shows that complex chromosome aberrations induced by a-particle tracks are cumulative products of localized rearrangements // PNAS.- 2002,- V.99.- №19.- P. 1216712172.

40. Andreev S.G., Eidelman Yu.A. Intrachromosomal exchange aberrations predicted on the basis of globular interphase chromosome model // Radiation Protection Dosimetry .-2002.- V.99.- №l-4.-P.193-196.

41. Arnott S., Hukins D.W.L Optimised parameters for A-DNA and B-DNA // Biochem. Biophys. Res. Comm.- 1972.-V.47.-№6.-P.1504-1509.

42. Aydogan B., Marshall D.T., Swarts S.G. et al. Site-specific oh attack to the sugar moiety of DNA: a comparison of experimental data and computational simulation // Radiation Research.- 2002.- V. 157.- №1.- P.38-44.

43. Aydogan B., Boich W.E., Swarts S.G. et al. Monte Carlo simulations of site-specific radical attack to DNA bases // Radiation. Research 2008.- V.169 - №2 - P.223-231.

44. Azzam E. I., Toledo S.M., Gooding T., Little J. B. Intercellular communication is involved in the bystander regulation of gene expression in human cells exposed to very low fluences of alpha particles // Radiation Research — 1998 V.150 - №5-P.497-504.

45. Ballarini F., Merzagora M., Monforti F., Durante M.et al. Chromosome aberrations induced by light ions: Monte Carlo simulations based on a mechanistic model // International Journal of Radiation Biology.- 1999 V.75 - №1- P.35-46.

46. Ballarini F., Biaggi M. and Ottolenghi A. Nuclear architecture and radiation induced chromosome aberrations: models and simulations // Radiation Protection Dosimetry.- 2001.- V.99.- № 1-4.- P. 175-182.

47. Ballarini F., Ottolenghi A. Chromosome aberrations as biomarkers of radiation exposure: modelling basic mechanisms // Advances in Space Research 2003 — V.31.-№6.-P.1557-1568.

48. Ballarini F. and Ottolenghi A. Models of chromosome aberration induction: an example based on radiation track structure // Cytogenet. Genome Res 2004-V.104.-№l-4 - P.149-156.

49. Ballarini F., Friedland W., Jacob P. et al. Role of DNA organisation and environmental scavenging capacity in the evolution of radiobiological damage models and simulations // Radiotherapy and Oncology 2004- V.73- №2-P.170-172.

50. Bardash M., Zaider M. A stochastic treatment of radiation damage to DNA from indirect effects // Radiation Protection Dosimetry.- 1994.- V.52 №l-4.-P.171-176.

51. Bartels D.M., Cook A.R., Mudaliar M. and Jonah C.D. Spur decay of the solvated absorption spectroscopy // J. Phys. Chem. A 2000.- V.104- №8.- P. 16861691.

52. Bauchinger M, Schmid E, Dresp J. Calculation of the dose-rate dependence of the decentric yield after Co gamma-irradiation of human lymphocytes // Int. J. Radiat. Biol. Relat. Stud. Phys. Chem. Med.- 1979.- V.35.- №3.- P.229-233.

53. Begusova M., Tartier L., Sy D.et al. Monte Carlo simulation of radiolytic attack to 59- dT4G4.4 sequence in a unimolecular quadruplex // International Journal of Radiation Biology.- 1999.-V.7.- №75.-P.913-917.

54. Begusova M., Sy D., Charlier M. and Spotheim-Maurizot M. Radiolysis of nucleosome core DNA: A modelling approach. // International Journal of Radiation Biology.- 2000.- V.76.- №8.- P. 1063-1073.

55. Begusova M., Spotheim-Maurizot M., Sy D. et al. RADACK, a stochastic simulation of hydroxyl radical attack to DNA // Journal of Biomolecular Structure and Dynamics.- 2001.- V.19.-№l.-P.141-158.

56. Begusova M., Giliberto S., Gras J., Sy D. et al. DNA radiolysis in DNA—protein complexes: a stochastic simulation of attack by hydroxyl radicals // International Journal of Radiation Biology.-2003 .-V.79-- №6.-P.385-391.

57. Belli M. et al. Inactivation and mutation induction in V79 cells by low energy protons: re-evaluation of the results at the LNL facility // International Journal of Radiation Biology.- 1993.- V.63.- №3.- P.331-337.

58. Belli M., Cherubini R., Dalla Vecchia M. et al. DNA fragmentation in mammalian cells exposed to various light ions // Advances in Space Research 2001.- V.27 — №2.-P.393-399.

59. Belli M., Cherubini R., Dalla Vecchia M. et al. DNA fragmentation in V79 cells irradiated with light ions as measured by pulsed-field gel electrophoresis I. Experimental results. // International Journal of Radiation Biology- 2002 — V.78 №6.— P.475-482.

60. Bender M.A. et al. Recombination DNA repair and sister chromatid exchanges // Mutation Research.- 1974.- V.24.- №2.- P. 117-123.

61. Bender M.A., Griggs H.G., Walker P.L. Mechanisms of chromosomal aberration production III Chemical and ionizing radiation // Mutation Research- 1974-V.23.- №2 — P. 197-212.

62. Berger M.J., Seltzer S.M. ETRAN, Monte Carlo Code System for electron and photon transport through extended media. ORNL Documentation for RSIC Computer code package CCC-107.- 1973.

63. Bisby R. H., Cundall R. B., Sims H. E. and Burns W. G. Linear energy transfer (LET) effects in the radiation-induced inactivation of papain // Faraday Discuss. J. Chem. Soc.- 1977.- V.63.-P.237-247.

64. Blakely W.F., P. Prasanna G.S., Grace M.B. and Miller A.C. Radiation exposure assessment using cytological and molecular biomarkers // Radiation Protection Dosimetry.- 2001.- V.97 № 1.- P. 17-23.

65. Bogen K.T. Reassessment of human peripheral T-lymphocyte lifespan dedused from cytogenetic and cytotoxic effects of radiation. // International Journal of Radiation Biology.- 1993.- V.64 №2.- P.195-204.

66. Boich W.E., Turner J.E., Yoshida H. at al. Monte Carlo simulation of free radical attack to biomolecules irradiated in aqueous solution // Radiation Protection Dosimetry.- 1990.- V.31.- №1.- P.43-46.

67. Boich W.E., Turner J.E., Yoshida H. et al. Product yields from irradiated glycylglycine in oxygen-free solutions: Monte Carlo simulations and comparison with experiments // Radiation and Environmental Biophysics- 1998- V.37-№3.-P. 157-166.

68. Booz J., Smit T., Waker A. Energy dependence of the differential W-value of alpha particles in tissue-equivalent gas // Phys. Med. Biol 1972.-V.17 - №4 - P.477-85.

69. Brenner D. J. On the probability of interaction between elementary radiation-induced chromosomal injuries // Radiation and Environmental Biophysics- 1988 — V.27 №3.- P. 189-199.

70. Brenner D.J., Ward J.F. Constraints on energy deposition and target size of multiply damaged sites associated with DNA double-strand breaks // International Journal of Radiation Biology.- 1992.- V.61.- №6.- P.737-748.

71. Brenner D. J. and Sachs R. K. Chromosomal Fingerprints of Prior Exposure to Densely-Ionizing Radiation // Radiation Research 1994 - V.140.- №1- P. 134142.

72. Brenner D. J., Okladnikova N., Hande P., Burak L., Geard C. R. and Azizova T. Biomarkers specific to densely-ionising (high LET) radiations // Radiation Protection Dosimetry.- 2001.- V. 97 №.l.-P.69-73.

73. Brenner DJ., Little, J.B., Sachs, R.K The bystander effect in radiation oncogenesis: II. A quantitative model // Radiation Research.- 2001.- V.155.- №3- P.402-408.

74. Brenner DJ. and Sachs R. K. Do low dose bystander effects // International Journal of Radiation Biology.- 2002.- V. 78.- №7.- P.593-604.

75. Brooks A. L. Biomarkers of exposure and dose: state of the art // Radiation Protection Dosimetry.- 2001.-V.97.- №1.- P.39-46.

76. Burns W. G. and Sims H. E. Effect of radiation type in water radiolysis // J. Chem. Soc. Faraday Trans.- 1981.- V.177.-№ll.-P.2803-2813.

77. Buxton G.V., Greenstock C.L., Helman W.P., Ross A.B. Critical review of rate constants for reactions of hydrated electrons, hydrogen atoms and hydroxyl radicals in aqueous solutions // J. Phys. Chem. Ref. Data- 1988 V.17 - №2.-P.513-886

78. Caswell R.S. Deposition of energy by neutrons in spherical cavities // Radiation Research.-1966.-V.27.-№l.-P.92-107.

79. Chadwick K.H., Leenhouts H.P. The rejoining of DNA double-strand breaks and a model for the formation of chromosomal rearrangements // International Journal of Radiation Biology.- 1978.- V.33.- №6.- P.517-529.

80. Chadwick K.H., Leenhouts H.P. The Molecular Theory of Radiation Biology.— Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag, 1981. 271 p.

81. Charlton D.E Comments on strand breaks calculated from average doses to the DNA from incorporated isotopes // Radiation Research 1988 - V.114 - №1- P.192-197.

82. Charlton D.E, Humm J.L. A method of calculating initial DNA strand breakage following the decay of incorporated I // Int. J Radiat. Biol. Relat. Stud. Phys. Chem. Med.- 1988.-V.53.-№3.-P.353-365.

83. Charlton D.E. Calculation of single and double strand breaks in DNA from incorporated 1-125 / DNA damage by Auger Emitters. Ed by Baverstock K.F. and Charlton D.E.- London: Taylor and Francis, 1988.- P.89-100.

84. Charlton D.E, Nikjoo H., Humm J.L. Calculation of initial yields of single- and double-strand breaks in cell nuclei from electrons, protons and alpha particles // International Journal of Radiation Biology.- 1989.-V.56.-№1.-P.l-19.

85. Chatterjee A., Maccabee H. D. and Tobias C. A. Radial cut-off LET and radial cutoff dose calculations for heavy charged particles in water // Radiation Research — 1973.- V. 54.- №3 .-P.479-494.

86. Chatterjee A., Holley W. R. A general theory of DNA strand break production from indirect effects // Radiation Protection Dosimetry 1990 - V.31- №1-4.- P.241-247.

87. Chatterjee A., Holley W. R. Energy deposition mechanisms and biochemical aspects of DNA strand breaks by ionizing radiation // Int. J. Quant. Chem 1991- V.39.-P.709-727.

88. Chen A. M., Lucas J. N., Simpson P. J. et al. Computer simulation of data on chromosome aberrations produced by X rays or alpha particles and detected by Fluorescence In Situ Hybridisation // Radiation Research- 1997- V.148-V.93.-№5 Suppl.-P.S93-S 101.

89. Chudoba I., Plesch A., Lorch T. et al. High resolution multicolor-banding: a new technique for refined FISH analysis of human chromosomes // Cytogenet. Cell Genet.- 1999.- V.84.- №3-4.- P. 156-160.

90. Clifford P., Green N.J.B. and Pilling MJ. Monte Carlo simulation of diffusion and reaction in radiation-induced spurs. Comparisons with analytic models // Journal of Physical Chemistry.- 1982.-V.86.-№8.-P.1322-1327.

91. Clifford P., Green N.J.B., Oldfield M.J. et al. Stochastic models of multi-species kinetics in radiation-induced spurs // J. Chem. Soc. Faraday Trans. I— 1986.— V.82- P.2673-2689.

92. Clifford P., Green N.J.B., Pilling M.J., and Pimblott S.M. Stochastic models of diffusion-controlled ionic reactions in radiation-induced spurs. 1. High-permittivity solvents // Journal of Physical Chemistry — 1987— V.91- №16.-P.4417-4422.

93. Clifford P., Green N.J.B., Pilling M.J.et al. Hydrogen and hydrogen peroxide yields in the radiolysis of water: a comparison of stochastic and deterministic kinetic models // Journal of Physical Chemistry.- 1987.-V.30.-№2.-P.125-132.

94. Cobut V., Frongillo Y., Patau J. P. et al. Monte Carlo simulation of fast electron and proton tracks in liquid water-I Physical and physicochemical aspects // Radiation Physics and Chemistiy.- 1998.- V.51.-№3.-P.229-243.

95. Combecher D. Measurements of W values of low-energy electrons in several gases // Radiation Research.- 1980.- V.84.- №2.- P. 189-218.

96. Craig A.G. The formation of chromosome aberrations from single strand damage in irradiated DNA // J. Theor. Biol.- 1980.- V.82.- №4.- P.633-642.

97. Cucinotta F.A., Wilson J.W., Katz R. Radial distribution of electron spectra from high-energy ions // Radiation and Environmental Biophysics- 1998 V.37.-№4.-P.259-265.

98. Darroudi F., Natarajan A.T. Application of FISH chromosome painting assay for dose reconstruction: state of the art and current views // Radiation Protection Dosimetry.- 2000.- V.88.- №1.- P.51-58.

99. Datta R., Cole A. and Robinson S. Use of track-end alpha particles from 241-Am to study radiosensitive sites in CHO cells // Radiation Research- 1976- V.65-№1-P.139-151.

100. Deshpande A., Goodwin E.H., Bailey S.M. et al. Alpha-particle-induced sister chromatid exchange in normal human lung fibroblasts: Evidence for an extracellular target // Radiation Research.- 1996.- V.145- №3.- P.260-267.

101. Dimitrov S.I., Makarov V.L., Pashev I.G. The chromatin fiber: Structure and conformational transitions as revealed by optical anisotropy studies // J. Biomol. Str. Dynam.- 1990.- V.8.-№l.-P.23-35.

102. Draganic I.G., Draganic Z.D. The radiation chemistry of water- New York: Academic Press, 1971.- 242 p.

103. Duran A., Barquinero J.F., Cabalh'n M.R. et al. Persistence of radiation-induced chromosome aberrations in a long-term cell culture // Radiation Research — 2009.- V. 171.- № 1.- P.425-437.

104. Edwards A.A., Lloyd D.C., Purrott R.J. Radiation induced chromosome aberrations and the Poisson distribution // Radiat. and Environm. Biophys 1979 - V.16-№2.-P.89-100.

105. Edwards A.A., Moiseenko V.V., Nikjoo H. Modelling of DNA breaks and the formation of chromosome aberrations // International Journal of Radiation Biology.- 1994.- V.66.- №5.- P.633-637.

106. Edwards A.A., Moiseenko V.V. and Nikjoo H. On the mechanism of the formation of chromosomal aberrations by ionising radiation // Radiation and Environmental Biophysics.- 1996.- V.35.- №1.- P.25-30.

107. Edwards A.A. The use of chromosomal aberrations in human lymphocytes for biological dosimetry // Radiation Research 1997 - V.148 - №5 Suppl - P.S39-S44.

108. Edwards A.A., Lindholm C., Darroudi F. et al. Review of translocations detected by FISH for retrospective biological dosimetry applications // Radiation Protection Dosimetry.- 2005.- V.l 13.- №4.- P.396-402.

109. Edwards A A., Sztuinska M. and Lloyd D.C. Reconstruction of doses from ionizing radiation using fluorescence in situ hybridization techniques // The British Journal of Radiology.- 2007.- V.80.- №1.- P.S63-S67.

110. Eidelman Yu.A., Andreev S.G. Biophysical Study of Globular Organization of Interphase Chromosomes // Radiation Protection Dosimetry.- 2002 V.99 - №14.- P.217-218.

111. Elliot A., Chenier M.P., Ouellette D.C. Temperature dependence of G value for H20 and D20 irradiated with low linear energy transfer radiation // J. Chem. Soc. Faraday Trans.- 1993.- V.89.- P. 1193-1197.

112. Esposito D., Pace E., Margonelli A., et al. A biodosemeter that utilises isolated enzymes to detect ionising radiation // Radiation Protection Dosimetry-2002-V.99- №1-4.- P.303—305.

113. Evans N.J. Repair and recovery from chromosome damage after fractionated X-ray dose // General Aspects of radiosensistivity.Mechanisms of repair— Vienna: IAEA, 1966.-P.31-48.

114. Folkard M., Prise K.M., Vojnovic B. et al. Inactivation of V79 cells by low-energy protons, deuterons and helium-3 ions // International Journal of Radiation Biology.- 1996.- V.69 №6- P.729-738.

115. Friedland W., Jacob P., Paretzke H.G., Stork T. Monte Carlo simulation of production of short DNA fragments by low-linear energy transfer radiation usinghigher-order DNA models // Radiation Research.- 1998.- V.150.- №2.- P.170-182.

116. Friedland W., Jacob P., Paretzke H.G. et al. Simulation of DNA fragment distribution after irradiation with photons // Radiation and Environmental Biophysics-1999.- V.38- №1.- P.39-47.

117. Friedland W., Jacob P., Bernhardt P. et al. Simulation of DNA damage after proton irradiation // Radiation Research.- 2003.- V.159.- №3.- P.401-410.

118. Friedland W., Jacob, P., Paretzke H.G. et al. Simulation of light ion induced dna damage patterns // Radiation Protection Dosimetry.- 2006- V.122- №1-4-P.l 16-120.

119. Frongillo Y., T. Goulet, M.-J. Fraser, et al. Monte Carlo simulation of fast electron and proton tracks in liquid water-ii nonhomogeneous chemistry // Radiation Physics and Chemistry.- 1998.- V.40.-№2-P.134-143.

120. Fulford J., Bonner P., Goodhead D.T., et al. Experimental determination of the dependence of oh radical yield on photon energy: a comparison with theoretical simulations//J. Phys. Chem. A.- 1999.-V.103.-№51.-P.11345-11349.

121. Geard C.R., Colvett R.D. and Rohrig N. On the mechanisms of chromosome aberrations: a study with single and multiple spatially-associated protons // Mutation Research.- 1980,- V.69.- №1P.81-99.

122. Goodhead D.T., Thacker J. and Cox R. Effectiveness of 0.3 keV carbon ultrasoft X-rays for the inactivation and mutation of cultured mammalian cells // International Journal of Radiation Biology.- 1979.- V.36.- №2.- P. 101-114.

123. Goodhead D.T. An assessment of the role of microdosimetry in radiobiology // Radiation Research.- 1982.- V.91.- №1.- P.45-76.

124. Goodhead D.T The initial physical damage produced by ionizing radiations // International Journal of Radiation Biology 1989 - V.56 - №5 - P.623-634.

125. Goodhead D.T., Thaker J., Cox R. Effects of radiation of different qualities on cells: Molecular mechanisms of damage and repair I // International Journal of Radiation Biology.- 1993.- V.63.- №5,- P.543-556.

126. Goodhead D.T. Initial events in the cellular effects of ionizing radiations: clustered damage in DNA // International Journal of Radiation Biology.- 1994 V.65-№1.-P.7-17.

127. Goodhead D.T., Nikjoo H. Clustered damage in DNA: estimates from track structure simulations // Radiation Research 1997.- V.148 - P.481- 522.

128. Goodhead D.T. Mechanisms for the biological effectiveness of high-LET radiations Review // J. Radiat. Res. (Tokyo).- 1999.- V.40.- №l(Suppl.l).- №1.-P.l-13.

129. Goodhead D.T. Energy deposition stochastics and track structure: what about the target? // Radiation Protection Dosimetry 2006 - V.122- №1-4 - P.3-15.

130. Goulet T., Jay-Gerin J.-P. Thermalization of subexitation electrons in silid water // Radiation Research.- 1989.-V.118.-№l.-P.46-62.

131. Granath F., Grigoreva M., Natarajan A.T. DNA content proportionality and persistence of radiation-induced chromosomal aberrations studied by FISH // Mutation research 1996 - V.366 - №2.- P. 145-152.

132. Green N.J.B., Pimblott S.M. Asymptotic analysis of diffusion-induced kinetics with a potential // J. Phys Chem.- 1989.- V.93.- №14.- P.5462-5467.

133. Green N.J.B., Pilling M.J., Pimblott S.M., Clifford P. Stochastic modelling of fast kinetics in a radiation track // J. Phys. Chem.- 1990.- V.94.- №1.- P.251-258.

134. Gross W. Microdosimetry of directly ionizing particles with wall-less proportional counters // Proceedings of Second Symposium on Microdosimetry / Ed. by H.G. Ebert- Commission of the European Communities — Brussels, 1969 P.249-267.

135. Hamm R.N., Turner J.E., Stabin M.G. Monte Carlo simulations of diffusion and reaction in water radiolysis a study of reactant 'jump through' and jump distances // Radiation and Environmental Biophysics- 1998- V.36 — №4.-P.229-234.

136. Hei T.K., Wu L.J., Liu S.X. et al. Mutagenic effects of a single and an exact number of alpha-particles in mammalian cells // Proceedings National Academy Sciences. USA.- 1997.- V.94.-№8.-P.3765-3770.

137. Heilmann J., Rink H., Taucher-Scholz G. and. Kraft G. DNA strand break induction and rejoining and cellular recovery in mammalian cells after heavy-ion irradiation // Radiation Research.- 1993,- V. 135.- №1.- P.46-55.

138. Hill M.A., Smith F.A. Calculation of initial and primary yields in the radiolysis of water // Radiation Physics and Chemistry 1994 - V.43- №3- P.265-280.

139. Hofer K.G., VanLoon N., Schneiderman M.H., Charlton D.E. The paradoxical nature of DNA damage and cell death induced by I25I decay // Radiation Research-1992- V. 130-№1—P. 121-124.

140. Hoglund E., Blomquist J., Carlsson J. and Stenerlow B. DNA damage induced by radiation of different linear energy transfer: initial fragmentation // International Journal of Radiation Biology.- 2000.-V.76.- №4.- P.539-547.

141. Holley W. R., Chatterjee A., Magee J. L. Production of DNA strand breaks by direct effects of heavy charged particles // Radiation Research.- 1990.- V.121.- №2-P.161-168.

142. Holley W.R. and Chatterjee A. Clusters of DNA damage induced by ionising radiation: formation of short DNA fragments. I. Theoretical modelling // Radiation Research.- 1996.-V.145.-№2.-P.188-199.

143. Holley W.R. and Chatterjee A. Theoretical modelling of radiation induced damage to chromatin // 10th International Congress of Radiation Research August 27

144. September 1, 1995 Wurzburg, Germany: Proceedings of Congress: Congress Lectures. 2 / Ed. by U. Hagen, D. Harder, H. Jung, C.S. Streffer.- 1995.- P.249-253.

145. Holley W.R., Mian I.S., Park S.J. et al. A model for interphase chromosomes and evaluation of radiation-induced aberrations // Radiation Research- 2002.-V.158.-№5.-P.568-580.

146. Holmberg K., Meijer A.E., Harms-Ringdahl M. and Lambert B. Chromosomal instability in human lymphocytes after low dose rate c-irradiation and delayed mitogen stimulation // International Journal of Radiation Biology 1998 - V.73.-№l.-P.21-34.

147. Hoog J.L., Schwartz C., Noon A.T. et al. Organization of interphase microtubules in fission yeast analyzed by electron tomography // Developmental Cell 2007-V.12 - №3— P.349-361.

148. Howard-Flanders P. Physical and chemical mechanisms in the injury of cells by ionizing radiation // Adv. Biol. Med. Phys.- 1958.- V.6.- P.553-603.

149. Humm J.L., Charlton D.E. Double strand breakage in DNA produced by the photoelectric interaction with incorporated 'cold' bromine. Emitters / Ed. by K.F. Baverstock and D.E. Charlton London: Taylor Book, 1988 - P.l 11-121.

150. Huo L., Nagasawa H. and Little J. B. HPRT mutants induced in bystander cells by very low fluences of alpha particles result primarily from point mutations // Radiation Research.-200l.-V.156.-№5,Pt l.-P. 521-525.

151. EA (1986) Biological dosimetry: Chromosomal aberration analysis for dose assessment / International Atomic Energy Agency- Vienna: IAEA, 1986-Technical Report Series № 260.— 68 p.

152. EA (2001) Cytogenetic analysis for radiation dose assessment: a manual / International Atomic Energy Agency Vienna, 2001 — Technical Report № 405— 127 p.

153. RP (1990) Recommendations of the International Commission on Radiological Protection / ICRP Publication 60. Annals of the ICRP.- 1990.- V.21- №1-3.-Oxford: Pergamon Press, 1990.

154. RU (1983) Microdosimetry / ICRU Report 36. International Commission on Radiation Units and Measurements, Bethesda, Maryland, USA.

155. RU (1993). Stopping powers and ranges for protons and alpha particles / ICRU Report 49, 15 May 1993, Betheda, Maryland 20814, USA, II Series, 280 p.

156. Jacobson K., Wojcieszyn J. The translational mobility of substances within the cytoplasmic matrix // Proceedings National Academy Sciences — 1984 V.81 — №21.- P.6747-6751.

157. Jay-Gerin J.P. and Ferradini C. A new estimate of the OH radical yield at early times in the radiolysis of liquid water // Chem. Phys. Lett- 2000.- V.317.- №4.-P.388-391.

158. Joiner M.C. Induced radioresistance: An overview and historical perspective // International Journal of Radiation Biology 1994 - V.65.- №1.- P.79-84.

159. Kadhim M.A., Lorimore S.A., Tawensend K.M.S. et al. Radiation-induced genomic instability: delayed cytogenetic aberrations and apoptosis in primary human bone marrow cells // International Journal of Radiation Biology.- 1995.- V.67 №3.-P.287-293.

160. Kanda R. and Hayata I. Comparison of the yields of translocations and dicentrics measured using conventional Giemsa staining and chromosome painting // International Journal of Radiation Biology 1996.- V.69.- №6.- P.701-705.

161. Kaplan I.G., Miterev A.M., Sukhonosov V.Y. Simulation of the primary stage of liquid water radiolysis // Radiation Physics and Chemistry — 1990 V.36 - №3 — P.493-498.

162. Katz R. Track structure theory in radiobiology and in radiation detection // Nuclear Track Detection 1978.- V.2.- №1P. 1-28.

163. Katz R., Varma M,N. Radial distribution of dose // Basic Life Sci.-1991.- V. 58.-P.163-179.

164. Kellerer A.M. Event simultaneity in cavities. Theory of distortion in proportional counters // Radiation Research.- 1971.- V.48.- №2.- P.216-233.

165. Kellerer A. M. and Rossi H. H. The theory of dual radiation action // Curr. Top. Radiat. Res.- 1972.-V.8.-P.85-158.

166. Kellerer A.M. and Rossi H.H. A generalized formulation of dual radiation action // Radiation Research.-1978 V.75.-№3.-P.471-488.

167. Kellerer A.M., Lam Y.-M.P. and Rossi H.H. Biophysical studies with spatially correlated ions. 4. Analysis of cell survival data for diatomic deuterium // Radiation Research.- 1980.- V.83.- №3.- P.511-528.

168. Kligerman A.D., Halperin E.C., Erexson G.L. et al. A cytogenetic comparison of the responses of mouse and human peripheral blood lymphocytes to 60Co gamma radiation // Radiation Research.- 1988.- V.l 15.- №2.- P.334-346.

169. Verne J.A. and Pimblott S.M. Yields of hydroxy 1 radical and hydrated electron scavenging reactions in aqueous solutions of biological interest // Radiation Research.- 1993.- V. 13 5№2p. 16-23.

170. Verne J.A. OH radicals and oxidizing products in the gamma radiolysis of water // Radiation Research.- 2000.- V. 153.- №2.- P. 196-200.

171. Magee J.L. and Chatterjee A. Radiation chemistry of heavy-particle tracks. 1. General considerations //J. Phys. Chem.- 1980,- V.84.- №.26.- P.3529-3536.

172. Magee J.L. and Chatterjee A. Track reactions of radiation chemistry In Kinetics of nonhomogeneous processes // Interscience publication / Ed. by G.R. Freeman, A Welewy.- USA, 1987.-P.171-212.

173. Matsumoto K., Ramsey M.J., Nelson D.O., Tucker J.D. Persistence of radiation-induced translocations in human peripheral blood determined by chromosome painting // Radiation Research-1998 V.149.- №6 - P.602-613.

174. Maznyk N.A., Vinnikov V.A. Calibration dose-response relationship for cytogenetic biodosimetry of recentand past exposure to low dose gamma radiation // Украинский рабиологическтй журнал 2004 - Т. 12 - С.415-425.

175. McCracken D.R., Tsang К.Т. and Laughton P.J. Aspects of the Physics and Chemistry of Water Radiolysis by Fast Neutrons and Fast Electrons in Nuclear

176. Reactors: Report AECL-11895 / Atomic Energy of Canada Ltd.- Chalk River, Ontario.- 1998.

177. Michalik V., Begusova M. Target model of nucleosome particle for track structure calculations and DNA damage modeling // International Journal of Radiation Biology.- 1994.- V.66.- №3.- P.267-277.

178. Michalik V., Spotheim-Maurizot M. and Charlier M. Calculation of hydroxyl radical attack on different forms of DNA. // Journal of Biomolecular Structure and Dynamics.- 1995.- V.13.- №3.- P.565-575.

179. Michalik V., Begusova M. and Bigildeev E. A. Computer-aided stochastic modeling of the radiolysis of liquid water // Radiation Research- 1998 V.149 - №3-P.224-236.

180. Miller R.C., Randers-Pehrson G., Geard C.R. et al. The oncogenic transforming potential of the passage of single a-particles through mammalian cell nucle // Proceedings of National Academy of Sciences 1999 - V.96.-№9- P.19-22.

181. Milligan J. R., Aguileira J. A. and Ward J. F. Variation of single-strand break yield with scavenger concentration for plasmid DNA irradiated in aqueous solution // Radiation Research.-1993.- V. 133.- №2.- P. 151-157.

182. Milligan J.R., Aguilera J.A., Ward J.F. Variation of single-strand break yield with scavenger concentration for plasmid DNA irradiated in aqueous solution // Radiation Research.- 1993.- V. 133.- №2.- P. 158-162.

183. Milligan J.R., Wu C.C., Ng J.Y. et al. Characterization of the reaction rate coefficient of DNA with the hydroxyl radical. // Radiation Research 1996 - V.146 - №5-P.510-513.

184. Moiseenko V.V., Hamm R.N., Waker A.J. and Prestwich W.V. Modelling DNA damage induced by different energy photons and tritium beta-particles // International Journal of Radiation Biology.- 1998.- V.74- №5.-P.533-550.

185. Mole R.H. The LD50 for uniform low LET irradiation of man // Br. J. Radiol 1984-V.57- №677.- P.355-369.

186. Morton N.E. Parameters of the human genome // Proceedings of the National Academy of Sciences.- 1991.-V.88.-№17.-P.7474-7476.

187. Mothersill C. and Seymour C. Medium from irradiated human epithelial cells but not human fibroblasts reduces the clonogenic survival of unirradiated cells // International Journal of Radiation Biology.- 1997.- V.71- №4.- P.421-427.

188. Mothersill C. and Seymour C. Review. Radiation-induced bystander effects: past history and future directions // Radiation Research.- 2001 V.155 - №6 — P.759-767.

189. Mothersill C., Seymour C.B. Radiation-induced bystander effects and the DNA paradigm: An "out of field" perspective // Mutation Research 2006 - №1-2— V.597.-P.5-10.

190. Mozumder A., Magee J.L. Model of tracks of ionizing radiations for radical reaction mechanisms // Radiation Research.- 1966 V.28 - №2.- P.203-214.

191. Mozumder A, Magee J.L. A simplified approach to diffusion-controlled radical reactions in the tracks of ionizing radiations // Radiation Research- 1966 — V.28.-№2.-P.215-231.

192. Muroya Y., Meesungnoen J., Jay-Gerin J.P. et al. Radiolysis of liquid water: An attempt to reconcile Monte Carlo calculations with new experimental hydrated electrons yield data at early times // Can. J. Chem 2002.- V.80 - P. 1367-1374.

193. Nagasawa H. and Little J. B. Induction of sister chromatid exchanges by extremely low doses of a-particles // Cancer Res.- 1992.-V.52:- №22.-P.6394-6396.

194. Nakamura N., Tucker J.D., Bauchinge, M. et al. Values as cytogenetic fingerprints of prior exposure to different radiation qualities: prediction, reality and future // Radiation Research.- 1998.- V.150.- №4.- P.492-494.

195. Natarajan A.T. Chromosome aberrations: past, present and future 7/ Mutation Research.-2002.-V.504.-№1-2.-P.3-16.

196. Nikjoo H., Goodhead D.T., Charlton D.E., Paretzke H.G. Energy deposition in small cylindrical targets by monoenergetic electrons // International Journal of Radiation Biology.- 1991.- V.60 №5.- P.739-756.

197. Nikjoo H., Charlton D.E., Goodhead D.T. Monte Carlo track structure studies of energy deposition and calculation of initial DSB and RBE // Advances in Space Research.- 1994.- V. 14.- № 10.- P. 161 -180.

198. Nikjoo H., O'Neill P., Terrissol M., Goodhead D.T. Modelling of radiation-induced DNA damage: the early physical and chemical events // International Journal of Radiation Biology.- 1994.-V.66.-№5.-P.453-457.

199. Nikjoo H., Martin R.F., Charlton D.E. et al. Modelling of Auger-induced DNA damage by incorporated 125I // Acta Oncol.- 1996 V.35 - №7 - P.849-856.

200. Nikjoo H. et al. Computational modelling of low-energy electron-induced DNA damage by early physical and chemical events // International Journal of Radiation Biology.- 1997.- V.71.-№5.-P.467-483.

201. Nikjoo H., Uehara S., Wilson W. E. et al. Track structure in radiation biology: theory and applications // International Journal of Radiation Biology- 1998 — V.73 — №4 —P.355-364.

202. Nikjoo H., O'Neil P., Terrisol M. and Goodhead D.T. Quantitative modeling of DNA damage using Monte Carlo track structure // Radiation and Environmental Biophysics.- 1999,- V.38.- №1.- P.31-38.

203. Nikjoo H., O'Neill P., Wilson W.E. and Goodhead D.T. Computational approach for determining the spectrum of DNA damage by ionizing radiation // Radiation Research.-2001.-V.156.-№5 Pt.2- P.577-583.

204. Obe G., Pfeiffer P., Savage J.R. et al. Chromosomal aberrations: formation, identification and distribution // Mutation Research- 2002- V.504.- №1-2 — P. 17-36.

205. Oleinick N.L. and Chiu S.-M. Nuclear and Chromatin Structures and Their Influence on the Radiosensitivity of DNA // Radiation Protection Dosimetry.- 1994-V.52.-№l-4 P.353-358.

206. Ottolenghi A., Merzagora M., Paretzke H.G. DNA complex lesions induced by protons and alpha particles: track structure characteristics determing LET- and particle type-dependence // Radiation and Environmental Biophysics- 1997-V.36.- №2 — P.97-103.

207. Ottolenghi A., Monforti F., Merzagora M. A Monte Carlo calculation of cell inactivation by light ions // International Journal of Radiation Biology- 1997-V.72 №5 — P.505-513.

208. Ottolenghi A., Ballarini F. and Merzagora M. Modelling radiation-induced biological lesions: from initial energy depositions to chromosome aberrations // Radiation and Environmental Biophysics 1999 - V.38 - №1 — P. 1-13.

209. Ottolenghi A., Ballarini F. and Biaggi M. Modelling chromosomal aberration induction by ionising radiation: the influence of interphase chromosome architecture // Advances in Space Research 2001 - V.27 - №2 - P.369-382.

210. Pala F.S., Moquet J.E., Edward A.A., Lloyd D.C. // In vitro transmission of chromosomal aberrations through mitosis in human lymphocytes // Mutation Research.- 2001.- V.474.- № 1 -2.- P. 139-146.

211. Paretzke H.G. Radiation track structure theory // Kinetics on Nonhomogenious Processes / Ed. by G.R. Freeman.- New York: Wily&Sons, 1987.- P.89-170.

212. Perris A., Pialoglou P., Katsanos A.A., Sideris E.G. Biological effectiveness of low energy protons. I. Survival of Chinese hamster cells // International Journal of Radiation Biology.- 1986.- V.50.- №6.- P. 1093-1101.

213. Peudon A., Edel S. and Terrissol M. Molecular basic data calculation for radiation transport in chromatin // Radiation Protection Dosimetry 2006 - V.122 - №1-4.-P.128-135.

214. Pimblott S.M. and LaYerne J.A. Comparison of stochastic and deterministic methods for modeling spur kinetics // Radiation Research 1990 - V. 122 - № 1.- P. 12-23.

215. Pimblott S.M., Pilling M.J., Green N.J.B. Stochastic models of spur kinetics in water // Radiation Physics and Chemistry.- 1991.- V.37 P.377.

216. Pimblott S.M., LaVerne J.A. Models for the radiation chemistry of aqueous solutions // Radiation Protection Dosimetry.- 1994.- V.52.-№l-4- P.183-188.

217. Pimblott S.M. and LaVerne J.A. Stochastic simulation of the electron radiolysis of water and aqueous solutions // J. Phys. Chem. A 1997.- V.101 - №33 - P.5828-5838.

218. Pimblott S.M., LaVerne J.A. Effect of electron energy on the radiation chemistry of liquid water // Radiation Research.- 1998.- V. 150.- №2,- P. 159-169.

219. Pinto M., Newman H.C., Prise K. and Michael B.D. Quantification of DNA damage by PFGE: development of an analytical approach to correct for the background distribution // International Journal of Radiation Biology 2000 - V.76 - №6-P.741-748.

220. Pohl-Rüling J., Fischer P., Haas O. et al. Effect of low-dose acute X-irradiation on the frequencies of chromosomal aberrations in human peripheral lymphocytes in vitro // Mutation Research.-. 1983.- V.l 10.- №1.- P.71-82.

221. Pomplun E. A new DNA target model // International Journal of Radiation Biology — 1991.- V.59- №3.- P.625-642.

222. Preston P.J. Summary and conclusions // Radiation Protection Dosimetry 2001 -V.97 - №1.— P.75-77.

223. Prise K.M., Ahnstrom G., Belli M. et al. A review of dsb induction data for varying quality radiations // International Journal of Radiation Biology — 1998 V.74-№2.-P. 173-184.

224. Prise K.M., Belyakov O.V., Folkard M., Michael B.D. Studies of bystander effects in human fibroblasts using a charged particle microbeam // International Journal of Radiation Biology.- 1998.- V.74.- №6.- P.793-798.

225. Prise K.M., Folkard M. and Michael B.D. A review of the bystander effect and its implications for low-dose exposure // Radiation Protection Dosimetry 2003-V.104.-№ 4 —P.347-355.

226. Rademacher S. E., Borak T.B., Zeitlin C., Heilbronnt L. and Millert J. Wall effects observed in tissue-equivalent proportional counters from 1.05 GeV/nucleon iron-56 particles // Radiation Research.- 1998 V.149 - № 4.- P.387-395.

227. Ramalho A.T., Curado M.P. and Natarajan A.T. Lifespan of human lymphocytes estimated during a six year cytogenetic follow-up of individuals accidentally exposed in the 1987 radiological accident in Brazil // Mutation Research 1995— V.331№ 1.- P.47-54.

228. Revell S.H. A new hypothesis for the interpretation of chromatid aberrations, and its relevance to theories for the mode of action of chemical agents // Ann. New York Acad. Sci.- 1958 V.68 — №3.— P.802-807.

229. Rodriguez P., Montoro A., Barquinero J. F. et al. Analysis of translocations in stable cells and their implication in retrospective biological dosimetry // Radiation Research.- 2004.- V.162.- №3.- P.31-38.

230. Rodrigues A. S., Oliveira N. G., Monteiro O. et al. // Use of cytogenetic indicators in radiobiology // Radiation Protection Dosimetry- 2005- V.115 №1-4-P.455-460.

231. Roy L., Roch-Lefevre S., Vaurijoux A. Optimization of cytogenetic procedures for population triage in case of radiological emergency // Radiation Measurements-2007.- V.42- №6-7.- P. 1143-1146

232. Rydberg B., Lôbrich M., Cooper P.K. DNA double-strand breaks induced by high-energy neon and iron ions in human fibroblasts. I. Pulsed-field gel electrophoresis method // Radiation Research.- 1994 V.139.- №2 - P.133-141.

233. Rydberg B. Clusters of DNA damage induced by ionizing radiation: formation of short DNA fragments. II. Experimental detection // Radiation Research 1996-V.145.-№2-P.200-209.

234. Rydberg B., Holley W.R., Saira Mian I. and Chatterjee A. Chromatin conformation in living cells: support for a zig-zag model of the 30 nm chromatin fiber // J. Mol. Biol.- 1998 V.284 - № 1.- P.71-84.

235. Sachs R.K., Awa A., Kodama Y. et al. Ratios of radiation-produced chromosome aberrations as indicators of large-scale DNA geometry during interphase // Radiation Research.- 1993.- V.13.- №3.- P.345-350.

236. Sachs R.K., Levy D., Chen A.M. et al. Random breakage and reunion chromosome aberration formation model; an interaction-distance version based on chromatin geometry // International Journal of Radiation Biology 2000.- V.76 - №12.-P.1579-1588.

237. Saenger W. Principles of nucleic and acid structure New York: Springer Advanced Texts in Chemistry, Springer-Verlag- 1984.

238. Salassidis K., Schmid E., Peter R.U. et al. Dicentric and translocation analysis for retrospective dose estimation in humans exposed to ionising radiation during the Chernobyl nuclear power plant accident // Mutation Research- 1994- V.311-№1—P.39-48.

239. Sasaki M.S., Miyata H. Biological dosimetry in atomic bomb survivors // Nature. -1968.- V.220- №5173.- P. 1189-1193.

240. Savage J.R. A brief survey of aberration origin theories // Mutation Research-1998.- V.404- № 1 -2.- P. 139-147.

241. Sawant S.G., Randers-Pehrson G., Metting N.F., Hall E.J. Adaptive response and the bystander effect induced by radiation in C3H 10T Vz cells in culture // Radiation Research.- 2001.- V. 156.- №2.- P. 177-180.

242. Sax K. Chromosome aberrations induced by X-rays // Genetics 1938 - V.23 - №5-P.494-516.

243. Schwarz H.A. Applications for the spur diffusion model to the radiation chemistry of aqueous solutions // J. Phys. Chem.-1969.- V.73- №6.- P. 1928-1937.

244. Sevan'kaev A.V., Lloyd D.C., Edwards A.A. and Moiseenko V.V. High exposures to radiation received by workwrs inside the Chernobyl sarcophagus // Radiation. Protection Dosimetry.- 1995.- V.59.- №2.- P.85-91.

245. Seymour C.B. and Mothersill C. Relative contribution of bystander and targeted cell killing to the low-dose region of the radiation dose response curve // Radiation Research.- 2000.- V.153.- №5. Part 1-P.508-511.

246. Shiraishi H., Katsumura Y., Hiroishi D. et al. Pulse-radiolysis study on the yield of hydrated electron at elevated temperatures // J. Phys. Chem- 1988.- V.92-№10.-P.3011-3017.

247. Siebert B.R.L. Uncertainty in radiation dosimetry: basic concepts and methods // Radiation Protection Dosimetry-2006.- V. 121.- № 1.- P.3-11.

248. Sigg M., Crompton N.E.A., Burkrat W., Enhanced neoplastic transformation in an inhomogeneous radiation field: an effect of the presence of heavily damaged cells // Radiation Research.- 1997.- V.148.- №6.- P.543-547.

249. Simon S.L., Ian Bailiff, Andr. Bouvill et al. BiodosEPR-2006 consensus committee report on biodosimetric methods to evaluate radiation doses at long times after exposure // Radiation Measurements 2007- V.42.- №6-7- P.948-971.

250. Sorokine-Durm I., Whitehouse C., Edwards A.A. The variability of translocation yields amongst control populations // Radiation Protection Dosimetry.- 2000-V.88- №1.- P.93-99.

251. Spruill M.D., Nelson D.O., Ramsey M.J.et al. Lifetime persistence and clonality of chromosome aberrations in the peripheral blood of mice acutely exposed to ionizing radiation //Radiation Research.-2000-V.153.-№l.-P.110-121.

252. Stabin M.G., Hamm R.N., Turner J.E., Boich W.E. Track structure simulation and determination of product yields in the electron radiolysis of water containing various solutes // Radiation Protection Dosimetry 1994- V.52 - №1-4.- P.255-258.

253. Stanton J., Taucher-Scholz G., Schneider M. and Kraft G. Comparison Between Indirect and Direct Effects for High and Low LET Radiations in SV40 DNA Strand Break Induction // Radiation Protection Dosimetry- 1990.- V.31- №14 — P.253-256.

254. Stanton J., Taucher-Scholz G., Schneider M. et al. Protection of DNA from high LET radiation by two OH radical scavengers, tris (hydroxymethyl) aminomethane and 2-mercaptoethanol // Radiation and Environmental Biophysics- 1993.-V.32-№l.-P.21-32.

255. Stenerlöw B., Blomquist E., Grusell E., Hartman T., Carlsson J. Rejoining of DNA double-strand breaks induced by accelerated nitrogen ions // International Journal of Radiation Biology.- 1996.- V.70.-№4.-P.413-420.

256. Stenerlöw B., Höglund E., Carlsson J., Blomquist E. Rejoining of DNA fragments produced by radiations of different linear energy transfer. // International Journal of Radiation Biology.- 2000.- V.76 №4.- P.549-557.

257. Straume T. and Lucas J.N. A comparison of the yields of translocations and dicentrics measured using fluorescence in situ hybridization // International Journal of Radiation Biology.- 1993.- V.64.-№2.- P. 185-187.

258. Stronati L., Durante M., Gensabella G. et al. Calibration curves for biological dosimetry by fluorescence in situ hybridisation // Radiation Protection Dosimetry.- 2001.-V.94.- №4.- P.335-345.

259. Sumiyoshi T. and Katayama M. The yield of hydrated electron at 30 picoseconds // Chem Lett.- 1982.-V.12.-P.1887-1890.

260. Surralles J., Puerto S. Ramirez M.J., Creus A. et al. Links between chromatin structure, DNA repair and chromosome fragility // Mutation Research- 1998-V.404.-№l-2- P.39-44.

261. Sutherland B.M., Bennett P.V., Sidorkina O. and Laval J. Clustered DNA damages induced in isolated dna and in human cells by low doses of ionizing radiation // Proc.Nat. Acad. Sei.-2000.-V.97.-№l.-P.103-108.

262. Sutherland B.M., Bennett P.V., Saparbaev M. Clustered DNA damages as dosemeters for ionising radiation exposure and biological responses // Radiation Protection Dosimetry.- 2001 .-V.97.- №1.- P.33-38.

263. Sy D., Savoye C., Begusova M. et al. Sequence-dependent variations of DNA structure modulate radiation-induced strand breakage // International Journal of Radiation Biology.- 1997.-V.72.-№2.-P. 147-155.

264. Taucher-Scholz G., Stanton J.A., Schneider M. and. Kraft G. Induction of DNA breaks in SV40 by heavy ions // Advances in Space Research- 1992.- V.12-№2-3.-P.73-80.

265. Terrissol M. Modelling of radiation damage by I on a nucleosome // International Journal of Radiation Biology.- 1994.- V.66.- №5.- P.447-452.

266. Tomita H., Kai M., Kusama T., Aoki Y., Ito A. Monte Carlo simulation of DNA strand breaks induced by monoenergetic electrons using higher-order structuremodels of DNA // International Journal of Radiation Biology 1994- V.66-№6 - P.669-682.

267. Tomita H., Kai M., Kusama T., Ito A. Monte Carlo simulation of physico-chemical processes of liquid water radiolysis. The effects of dissolved oxygen and OH scavenger // Radiation and Environmental Biophysics- 1997- V.36 №2-P.105-116.

268. Tomita H", Kai M., Kusama T., Ito A. Monte Carlo simulation of DNA strand-break induction in supercoiled plasmid pBR322 DNA from indirect effects // Radiation and Environmental Biophysics.- 1998 V.36.- P.235-241.

269. Townsend K.M., Marsden S.J. Nuclear area measurements on viable cells using confocal microscopy //* International Journal of Radiation Biology- 1992 — V.61.-№4.- P.549-551.

270. Tucker J.D., Breneman J.W., Briner JF et al. 2nd. Persistence of radiation-induced translocations in rat peripheral blood determined by chromosome painting // Environ. Mol. Mutagen.- 1997.- V.30.- №3.- P.264-272.

271. Tucker J.D. FISH cytogenetics and the future of radiation biodosimetry // Radiation Protection Dosimetry 2001.- V.97.- №1.- P.55-60.

272. Tucker J.D., Cofield J., Matsumoto K. et al. Persistence of chromosome aberrations following acute radiation: I. PAINT translocations, dicentrics, rings, fragments, and insertions // Environ. Mol. Mutagen.- 2005.- V.45.- №2-3.- P.229-248.

273. Tucker J.D. Low-dose ionizing radiation and chromosome translocations: A review of the major considerations for human biological dosimetry // Mutation Research.- 2008.-V.659.- №3.- P.211-220.

274. Turner J.E. Introduction to Microdosimetry // Rad. Protection Management 1992-V.9.- №3.- P.25-58.

275. Turner J.E., Hamm R.N., Ritchie R.H., Boich W.E. Monte Carlo track-structure calculations for aqueous solutions containing biomolecules // Basic Life Sci-1994-V.63-P.155-166.

276. Turner J.E., Magee J.L., Wright H.A., Chatterjee A., Hamm R.N., Ritchie R.H. Physical and chemical development of electron tracks in liquid water // Radiation Research.- 1983.- V.96.- №3.- P.437-449.

277. Uehara S., Toburen L.H. and Nikjoo H. Development of a Monte Carlo track structure code for low-energy protons in water // International Journal of Radiation Biology.- 2001.- V.77.- №2.- P. 139-154.

278. Uehara S., Nikjoo H. Monte Carlo simulation of water radiolysis for low-energy charged particles // J. Radiat. Res.- 2006.- V.47- №1- P.69-81.

279. Umrania Y., Nikjoo H., Goodfellow J.M. A knowledge based model of DNA hydration // International Journal of Radiation Biology.- 1995— V.67- №2-P.145-152.

280. Varma M. N., Baum J. W., and Kuehner A. V. Radial dose, LET and W for lsO ions in N; and tissue-equivalent gases // Radiation Research- 1977 V.70 - №3-P.511-518.

281. Varma M.N., Paretzke H.G., Baum J.W., Lyman J.T. and Howard J. Dose as a function of radial distance from a 930 MeV 4He ion beam // Proceedings of Fifth Symposium on Microdosimetry / Ed. by J. Booz, H. G. Ebert, B. G. R. Smith.-1975.-P.75-95.

282. Varma M.N. and Baum J.W. Energy deposition in nanometer regions by 377 MeV/nucleon 20Ne ions // Radiation Research.- 1980.- V.81.- №3.- P.355-363.

283. Voisin P., Roy L., Hone P.A., Edwards A.A., Lloyd D.C., Stephan G., Romm H., Groer P.G., Brame R. Critieality accident dosimetry by chromosomal analysis. // Radiation Protection Dosimetry.- 2004 V.l 10 - №1-4- 443-447.

284. Von Sontag C. Radiation chemistry in the 1990s: pressing questions relating to the area of radiation biology and environment research // International Journal of Radiation Biology.- 1994.- V.65.-№l.-P.19-26.

285. Ward J.F. The complexity of DNA damage: relevance to biological consequences // International Journal of Radiation Biology.- 1994.- V.66.- №5.- P.427-432.

286. Ward J.F. Radiation mutagenesis: the initial DNA lesions responsible // Radiation Research.- 1995.- V.142.- №3.- P.362-368.

287. Waiters R.L. and Lyons B.W. Variation in radiation-induced formation of DNA double-strand breakes as a function of chromatin structure // Radiation Research — 1992.-V. 130.-№3.-P.309-318.

288. Watanabe R., Saito K. Monte Carlo simulation of water radiolysis in oxygenated condition for monoenergetic electrons from 100 eV to IMeV // Radiation Physics and Chemistry.- 2001.- V.62.- №2-3.- P.217-228.

289. Watson G.E., Lorimore S.A., Macdonald D.A, Wright E.G. Chromosomal instability in unirradiated cells induced in vivo by a bystander effect of ionizing radiation // Cancer Research.- 2000.- V.60.- №20.- P.5608-5611.

290. Watt D.E. Quantities for dosimetry of ionising radiations in liquid water: Reference Book / Gunpowder Square, London: Taylor & Francis Ltd.- 1996 422 p.

291. Weber K.J., Flentje M. Lethality of heavy ion-induced DNA double-strand breaks in mammalian cells. // International Journal of Radiation Biology-1993- V.64-№2.-P. 169-178.

292. Williams S.P., Athey B.D., Muglia L.J., Schappe R.S., Gough A.H., Langmore J.P. Chromatin fibers are left-handed double helices with diameter and mass per unit length that depend on linker length // Biophys. J.- 1986 V.49.- № 1- P.233-248.

293. Wilson W.E., Paretzke H.G. Calculation of distributions for energy imparted and ionization by fast protons in nanometer sites // Radiation Research- 1981— V.87 № 3.- P.521-537.

294. Wilson W.E. and Nikjoo H. A. Monte Carlo code for positive ion track simulation // Radiat. Env. Biophys.- 1999.- V.38.- № 2 P.97-104.

295. Wingate C.L., Baum J.W. Measured radial distributions of dose and LET for alpha and proton beams in hydrogen and tissue-equivalent gas // Radiation Research— 1976 V.65 — №1— P. 1-19.

296. Wolff R.K., Bronskill M.J., Aldrich J.E. and Hunt J.W. Picosecond pulse radiolysis IV Yield of the solvated electrons at 30 picoseconds // J. Phys. Chem.- 1973-V.77.-№11.-P.1350-1355.

297. Woodcock C.L., Frado L.-L.Y. and Rattner J.B. The higher order structure of chromatin: evidence for a helical ribbon arrangement // J. Cell Biol 1984-V.99 - № 1.— P.42-52.

298. Wright H.A., Magee J.L., Hamm R.N. et al. Calculations of physical and chemical reactions produced in irradiated water containing DNA // Radiation Protection Dosimetry.- 1985.- V.13.- №1-4.- P. 133-136.

299. Wu H., Durante M., Sachs R. K., and Yang T. C., Centric rings, acentric tings and excess acentric fragments based on random-walk interphase chromosome model // International Journal of Radiation Biology 1997 - V.71- №5- P.487-496.

300. Wu C., Bassett A. and Travers A. A Variable topology for the 30-nm chromatin fibre // EMBO reports.- 2007.- V.8.- №12.- P.l 129-1134.

301. Zaider M., Brenner D.J. On the stochastic treatment of fast chemical reactions // Radiation Research.- 1984.- V.100.- №2.- P. 245-256.

302. Zaider M. and Brenner D.J. On the microdosimetric definition of quality factors // Radiation Research.- 1985.- V.103.-№3.- P.302-316.

303. Zaider M., Fung A.Y.C., Li J., Ladik J. From track structure to stochastic chemistry and DNA damage: microdosimetric perspective // International Journal of Quantum Chemistry.- 2000.- V.80 P.327-340.

304. Zentgraf H., Franke W.W. Differences of supranucleosomal organization in different kinds of chromatin: Cell type-specific globular subunits containing different numbers of nucleosomes // J. Cell Biol.- 1984.-V.99.-№1 Part 1.- P.272-286.

305. Ziegler J.F., Biersack J.P. and Littmark U. The Stopping and ranges of ions in matter // The stopping and range of ions in solids New York: Pergamon, 1985 - V.I.-321 p.

Информация о работе

Хвостунов, Игорь Константинович
доктора биологических наук
Обнинск, 2011
ВАК 03.01.01

Диссертация

Роль стохастических факторов в процессе формирования первичных повреждений ДНК и их хромасоомных аберраций при воздействии радиации на соматические клетки млекопитающих in vitro и in vivo - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы