The relationship between donors’ stress severity and sensitivity of donors’ blood lymphocytes to radiation in low-dose computed tomography (pilot study in ex vivo micronucleus assay)



Cite item

Full Text

Abstract

Justification. The relationship between the effects of low doses of ionizing radiation and health risks is still a subject of scientific debate due to the small number of human studies and the significant variation in the data obtained in them. However, such variability of the results can also be determined by the human body’s state of adaptive systems, as was previously discovered in analyzing the effects of genome instability in children and adults exposed to a complex of factors of an industrial city and/or work at a chemical enterprise.

 Goal. Verification of the hypothesis on the impact of the donor's body adaptation system on the sensitivity of blood T-lymphocytes to weak-ionizing radiation ex vivo under different CT-scanning protocols.

 Materials and methods. 9 volunteers, practically healthy men and women of different ages, who answered questions from psychological tests to assess the severity of stress expression, gave blood portion for its irradiation by different modes of low-dose computed tomography (CT). Irradiated blood was cultured with cytochalazine B for next cytomic analysis in micronuclear test.

Results. The modifying effect of stress was manifested only in blood cultures of donors who were in the state of none adaptive stress, and only when blood was irradiated at the dose of 0.82 mSv.

Limitation of the study. i) a few donors in groups, which, nevertheless, does not contradict rules for pilot studies. ii) for the analysis we used the results of our own ex vivo pilot study, which were not included in the previously published article.

Conclusion. The biological basis of the sensitivity of the human genome to CT-scanning conditions may be the state of the adaptive systems of the body modified by the degree of stress expression. The effects of genome instability, along with the severity of stress, are individual indicators of the course of adaptation processes affecting the genome, which develop in response to exposure to weak-ionizing irradiation. It is proposed to conduct systematic studies that take into account the severity of emotional stress in patients undergoing CT-scans

Full Text

Введение

В литературе имеются данные о том, что постоянно увеличивающееся использование методов диагностики и лечения с применением ионизирующего излучения ведет к увеличению рисков стохастических последствий облучения [1]. Известно, что на развитие генотоксических эффектов облучения влияет множество известных факторов, таких как вид облучения, доза, мощность дозы и продолжительность облучения [2], а также малоизученных, таких как состояние систем адаптации пациента.

По определению Г.Селье «Стресс (синоним – общий адаптационный синдром) - неспецифический ответ всего организма на любое предъявление ему требование» [3, 4]. Для понимания физиологической роли стресса его подразделяют на адаптивный (когда действие стрессора вызывает ответ, не выходящий за пределы индивидуальной нормы реакции организма) и неадаптивный, сопровождающийся изменениями «триады Селье» - инволюцией тимуса, увеличением коры надпочечников и появлением кровоизлияний или даже язв в слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта. Неадаптивный стресс связан с избыточной секрецией глюкокортикоидных гормонов и катехоламинов [5, 6], что делает его неспецифической основой многих заболеваний, затрагивающих желудочно-кишечный тракт, сердечно-сосудистую и нейро-иммуно-эндокринную системы – то есть, практически, весь организм [5]. В частности, поэтому, люди в состоянии неадаптивного стресса чаще подвержены не только инфекционным заболеваниям, но у них на фоне иммунодефицитов чаще развиваются хронические неинфекционные болезни, в том числе, рак и диабет [5, 7-9]. В то же время, благодаря почти одновременному высвобождению катехоламинов и глюкокортикоидов, в организме синхронизируется репертуар физиологических и поведенческих изменений, позволяющих адаптироваться к действующим стрессорам и восстанавливать гомеостаз [7, 9, 10].

Ранее мы [6, 8, 11], а затем исследователи, воспроизведшие наши подходы на собственном материале [7, 9], неоднократно убеждались в том, что уровни эффектов нестабильности генома, возникавшие под действием химических генотоксикантов, ассоциированы со степенью выраженности стресса у обследуемых людей. Но только один раз, причем при обследовании детей, удалось использовать в качестве генотоксического фактора медицинское облучение крови γ-квантами 60Со [11]. Результаты этой работы показали, что более высокая радиочувствительность генома лимфоцитов обнаружена у детей с повышенной и высокой тревожностью, аналогично обнаруженным при экспозиции к химическим генотоксикантам [8].

По данным МАГАТЭ, количество радиационноиндуцированных заболеваний в мире с 2003 по 2023 гг. увеличилось с 2,5 до 4,1 млрд [13]. В РФ доза от КТ к 2021 г достигла 77% коллективной дозы за счёт медицинского диагностического облучения [14, 15]. Следовательно, риски, связанные с биологическими эффектами низких уровней облучения, могут иметь высокое социальное значение. Поэтому целью выполненного пилотного исследования стал анализ влияния протокола КТ-сканирования на развитие эффектов нестабильности генома. При проведении этого исследования получен массив данных, превышающих объем одной публикации. Поэтому мы разбили его на 2 части: результаты первого фрагмента опубликованы в [16], а фрагмент исследования, результаты которого представлены в настоящей публикации, посвящен анализу влияния степени выраженности стресса у тех же доноров крови на проявление эффектов нестабильности генома.

 

Материалы и методы

Для проведения эксперимента ex vivo случайным образом отобраны 9 человек 25-70 лет (6 женщин и 3 мужчин) [16]. Все они заполнили бланк информированного согласия на участие в обследовании и обработку личных данных.

Перед началом обследования все участники ответили на вопросы 5 стандартных психологических тестов [18], количественно оценивающих степень выраженности эмоционального напряжения по: шкале социальной адаптации Холмса-Рея, шкале тревожности Тейлор; шкале переутомления Эпплза; модифицированному «градуснику» Киселева, определяющему качество межличностных отношений, и шкале субъективного благополучия (ШСБ) Перудэ-Баду (включает 6 субшкал), которые в совокупности определяют качество жизни (КЖ) - интегральной характеристикой физического, психологического и социального функционирования человека, основанной на его субъективном восприятии действительности [17]. Перед тестированием анкеты шифровали. Все использованные опросники-анкеты переведены и адаптированы к условиям России, стандартизованы, валидизированы, дают количественную оценку степени выраженности эмоционального состояния обследуемого человека (что позволяет поводить статистический анализ результатов) и имеют шкалы, нормированные с использованием стандартизованной качественной характеристики оцениваемых состояний в категориях (где категория 1 соответствует наилучшему состоянию, а категория 5- наихудшему). Это позволяет суммировать результаты, полученные с использованием разных шкал, в единую многопараметровую оценку степени выраженности стресса у обследуемого человека. Важно, что все использованные шкалы разработаны для выявления достаточно устойчивого (длительностью не менее 2 месяцев) состояния эмоциональной сферы человека, позволяя сделать выводы относительно имеющихся устойчивых физиологических сдвигов, но не фиксирует сиюминутные изменения, не успевшие реализоваться на уровне генома.

Для анализа эффектов нестабильности генома ex vivo у каждого участника обследования в условиях процедурного кабинета медицинской фирмы «in vitro» отобраны 4 пробы венозной крови с присвоением каждой пробе индексов 1- 4 (контрольная проба от каждого донора имела маркировку 1), после чего все пробы от одного человека собирали в индивидуальный набор с кодом пациента. С момента взятия крови до, а также после облучения и вплоть до помещения в культуру пробы хранили при +40С вне помещения КТ-сканнера. Все контрольные пробы во время облучения также находились вне помещения сканера.

Для облучения использовали антропометрический фантом Lungman Phantom N1 (Kyoto Kagaku, Japan), имитирующий грудную клетку взрослого мужчины. Стерильно закрытые вакутейнеры с кровью размещали в «ткани» фантома и облучали на спиральном томографе Toshiba Aquilion 64 Canon Medical Systems (Simens, Japan) с использованием различных режимов КТ (табл.1). Продолжительность сканирования пробы составляла 10 секунд. Режимы сканирования и эффективные дозы приведены в таблице 1.

 

Все пробы крови культивировали в условиях цитокинетического блока, клетки фиксировали и готовили цитогенетические препараты для цитомного анализа [16]. Перед анализом препараты шифровали с расшифровкой после окончания цитомного анализа всех препаратов. Цитомный анализ проводили с использованием расширенного протокола [19-21].

Статистический анализ различий проводили с использованием непараметрического 2-стороннего критерия Манна – Уитни, корреляционный анализ – путем парных сравнений с использованием непараметрического критерия Спирмена. Расчеты и построение графиков выполняли в стандартных пакетах программ Microsoft xls и Statistica 10.2 Statsoft. Значимыми считали различия при р≤0,05.

Таблица 1. Параметры протоколов сканирования и эффективные дозы [16].

Table 1. Parameters of scanning modes and effective doses [16].

 Параметры облучения

The parameters of irradiation

 

Протокол КТ

CT-scan modes

Ультра низкодозовый

Ultra low-dose

Низкодозовый

Low-dose

Стандартный

Standard

Проба 2

Sample 2

Проба 3

Sample 3

Проба 4

Sample 4

Напряжение, кВ

Voltage, кV

135

120

120

Количество электричества, мАс

Electricity amount, mAs

8

21

169

Доза на длину сканирования, (DLP), мГр

Dose Length Product (DLP), mGr

48,2

75,4

693,2

Эффективная эквивалентная доза (E), мЗв*

Effective equivalent dose (Е) mSv

0,82

1,26

11,78

Эффективная эквивалентная доза (E), мЗв**

Effective equivalent dose (Е) mSv

0,58

0,90

8,32

Примечание:

поскольку основной этап работы выполнялся в период до введения Изменений в МУ, в дальнейшем по тексту приводится только одно значение эффективной дозы 0,82 мЗв, но анализ и выводы в равной степени распространяются и для эффективной дозы 0,58 мЗв (*-   МУ 2.6.1.2944-11- «К» пересчёта к эффективной дозе – 0,017; **- Изменения к МУ 2.6.1.2944-11 МУ 2.6.1.3584-19 - «К» пересчёта эффективной дозе – 0,012)

 

Note:

since the main stage of work was carried out in the period before introduction of the Changes to the Guidelines, only one value of the effective dose of 0.82 mSv is given later in the text, but the analysis and conclusions are equally distributed for the effective dose of 0.58 mSv (* - Guidelines 2.6.1.2944-11 - "K" of recalculation to the effective dose - 0.017; * * - Changes to Guidelines 2.6.1.2944-11 MU 2.6.1.3584-19 - "K" of recalculation to the effective dose - 0.012)

 

Результаты

Анализ результатов психологического тестирования показал, что независимо от пола доноров состояние адаптивного стресса обнаружено у четверых участников обследования, а неадаптивного – у пятерых.

Анализ возрастных различий доноров с разной степенью выраженности стресса с использованием 2-стороннего рангового критерия Манна-Уитни различий не выявил (р=0,055).

Корреляционный анализ с использованием ранговых корреляций Спирмена  не выявил значимых корреляций между возрастом доноров и результатами психологического тестирования (коэффициенты корреляции варьировали от 0,597 до -0,571, вероятнее всего, из-за малочисленности группы..

В табл.2 представлены сводные данные о влиянии степени выраженности стресса у доноров крови на спектр клеточных популяций в этих культурах крови.

Анализ влияния степени выраженности стресса на поведение клеток крови в культуре выявил торможение пролиферации клеток, но только в культурах доноров, находившихся в состоянии неадаптивного стресса (по сравнению с донорами в адаптивном состоянии), что проявилось как достоверное:

- увеличение численности клеток во фракции неделящихся 1-ядерных клеток (р=0,03);

- уменьшение численности фракции ускоренно делящихся клеток, содержащих более 2 ядер (р=0,034);

- уменьшение пула всех делящихся клеток (р=0,031).

Известно, что торможение или длительная задержка продвижения клеток в клеточном цикле связаны с наличием неотрепарированных повреждений ДНК, а также старением как клетки, так и всего организма [23].

 

Таблица 2. Спектр клеточных популяций в культурах крови, облученных на разных режимах КТ-сканирования, в зависимости от степени выраженности стресса у доноров (усредненные данные).

Table 2. The spectrum of cellular populations in blood cultures, irradiated with different modes of CT-scanning in dependence on donors’ stress expression

Эмоциональное состояние донора (усредненные данные)

Donor’s emotional state

(average data).

Доза облучения (мЗв)

Dose of irradiation (mZv)

Доля разных типов клеток в спектре клеточных популяций (%)

Portion of different types of cells in the spectrum of cellular populations

Все делящиеся клетки в спектре клеточных популяций (%)*

All dividing cells in the spectrum of cellular population (%)*

1-ядерные клетки* Mononuclear cells*

2-ядерные клетки

Bi-nuclear cells

3-ядерные клетки

Three-nuclear cells

4-ядерные клетки* Four-nuclear cells*

Полиядер-ные клетки*

Poly-nuclear cells*

Адаптивный стресс (норма),

Adaptive stress (norm),

0

32,64

46,60

5,12

10,52

1,24

63,48

0,82

33,00

40,36

3,70

12,75

2,88

59,69

1,26

33,32

45,96

3,30

10,45

1,48

61,19

11,78

33,60

43,04

4,25

12,50

1,24

61,03

Неадаптивный стресс (дистресс)

Non adaptive stress (distress)

0

38,21

44,42

3,76

7,28

1,64

57,1

0,82

38,90

44,10

5,48

8,76

0,75

59,09

1,26

40,92

42,05

3,64

7,44

1,15

54,28

11,78

42,30

40,51

3,12

8,80

1,50

53,93

Примечание: *) различия между подгруппами доноров в разном эмоциональном состоянии значимы (критерий Манна-Уитни, р = 0,02 – 0,03)

Note:*) the differences between subgroups of donors with distinct emotional state are significant (Mann-Witney criterion, р = 0,02 – 0,03)

 

Кроме того, только в культурах крови доноров, находившихся в состоянии неадаптивного стресса, и только при облучении в дозе 0,82 мЗв, обнаружены:

- пик частоты анеуплоидных асимметричных 3-ядерных клеток (рис.1.1) - эти клетки всегда в небольших количествах присутствуют в культуре, но повышение их частоты является высокоинформативным индикатором эффектов нестабильности генома

- пик количества клеток во всей фракции ускоренно делящихся клеток, включающей 3-х, 4-х и полиядерные клетки (рис.1.2.). Численность клеток в этой фракции в спектре ядерных клеток культуры показывает долю клеток с укороченным клеточным циклом. С увеличением доли этих клеток растет риск опухолевой трансформации клеток.

Психологические тесты, которые мы использовали в работе, выявили высокоуровневые корреляционные связи между степенью выраженности стресса у доноров крови и уровнями эффектов нестабильности генома в культурах их крови. Важнейшие из них для всей группы доноров показаны на рис.2. Как видно, степень выраженности стресса регулирует частоты делящихся клеток с генетическими повреждениями (итоговый показатель нестабильности генома - левый рисунок) и делящихся клеток с нуклеоплазменными мостиками (индикатор эффектов ионизирующего излучения – правый рисунок). 

Данные, представленные в табл.2 и на рис. 1 и 2, показали, что в обследованной группе достоверное влияние на эффекты нестабильности генома оказывали два фактора: доза облучения крови и эмоциональное состояние (степень выраженности стресса) доноров крови. Поэтому следующим шагом в анализе результатов работы стало построение 3-мерных зависимостей, учитывающих влияние этих факторов. На рис.3 показаны некоторые варианты сравнения, хотя проведенный анализ выявил значительно большее количество статистически достоверных ассоциаций, показать которые не позволяет ограниченный объем публикации.

Частота двуядерных клеток с микроядрами (эти клетки прошли в присутствии цитохалазина В один клеточный цикл) считается золотым стандартом оценки эффектов нестабильности генома в микроядерном тесте [24]. Как видно на рис.3.1, частота 2-ядерных клеток с микроядрами нелинейно изменялась в зависимости от степени выраженности стресса, определенного по показателю «напряженность и чувствительность» - одного из 6 показателей шкалы субъективного благополучия (ШСБ), но практически не зависела от дозы облучения. Важно, что повышение значения этого показателя выше 12 баллов ассоциировано со снижением частоты 2-ядерных клеток с микроядрами, но повышением частоты ускоренно делящихся клеток со всеми типами генетических повреждений (микроядрами, микроядрами типа «разбитое яйцо» и нуклеоплазменными мостиками).

Частота ускоренно делящихся клеток с генетическими повреждениями (микроядрами всех типов и нуклеоплазменными мостиками) нелинейно изменялась в зависти от двух параметров: восприятия донорами качества своей жизни и дозы облучения (рис. 3.2). Как видно, максимальный эффект связан с дозой 0,82 мЗв. Важно понимать, что ускоренно делящиеся клетки не только имеют укороченный клеточный цикл (что доказывается содержанием большего, чем в 2-ядерных клетках, количества ядер), но и несут больше генетических повреждений, образовавшихся, вероятнее всего, при закреплении эффектов нестабильности генома в циклах деления клетки [19, 23, 24]. Шкала ШСБ, используемая для определения КЖ, имеет размах 10 стен (где 1 стен означает «очень хорошо», а 10 – «очень плохо»). Существенная нелинейность образования ускоренно делящихся клеток с генетическими повреждениями обнаружена при облучении крови в минимальных из использованных доз при уровне КЖ выше 5 стен, то есть выше среднепопуляционного уровня (табл.2).

Частота апоптоза (рис.3.3) нелинейно изменялась вместе с дозой облучения с максимумом в области 6-8 мЗв и имела обратную зависимость от степени выраженности стресса. Такая зависимость регулярно выявлялась в наших ранее проведенных обследованиях [8, 18, 19]. В данном фрагменте работы характеристикой эмоционального состояния, ассоциированной с дозой облучения при описании эффектов апоптоза, стал интегральный показатель степени выраженности стресса «сумма категорий стресса по всем использованным шкалам».

 

Обсуждение

Результаты анализа влияния выраженности стресса у доноров крови на проявление эффектов нестабильности генома лимфоцитов крови выявили модифицирующее влияние степени выраженности стресса на эффекты нестабильности генома в условиях низкодозового редкоионизирующего излучения при КТ-сканировании крови человека:

- эффекты нестабильности генома, отличающиеся от контроля, проявились только при действии излучения в дозе 0,82 мЗв и только для доноров в состоянии неадаптивного стресса.

- в культурах крови доноров, находившихся в состоянии неадаптивного стресса, в отличие от живших в состоянии стресса адаптивного, наблюдалось торможение пролиферации клеток: увеличение доли неделящихся клеток и уменьшение численности не только фракции ускоренно делящихся клеток, но и всего пула делящихся клеток, присутствующих в спектре клеточных популяций; причем митотическая активность и частота апоптотических клеток между подгруппами людей с разной выраженностью стресса не различались;

- только для крови доноров, находившихся в состоянии неадаптивного стресса, и только при облучении в дозе 0,82 мЗв обнаружено повышение частоты анеуплоидных 3-ядерных клеток и численности всей фракции ускоренно делящихся клеток;

- эффекты нестабильности генома в ускоренно делящихся клетках четко ассоциированы со степенью выраженности стресса у донора крови (нашем случае – чаще всего с восприятием донором качества своей жизни, шкала ШСБ и ее субшкалы);

-  поскольку в первичной культуре крови пул делящихся клеток на 95% состоит из Т-лимфоцитов [21], для нашей группы доноров эффекты нестабильности генома, проявившиеся только при действии излучения в дозе 0,82 мЗв и только для доноров в состоянии неадаптивного стресса, могут быть ассоциированы с иммуносупрессивным действием КТ.

Культура клеток представляет собой единую систему, в которой численность клеток в различных фракциях связана между собой так, что изменения числа клеток в одной из фракций приводят к изменению численности клеток в других фракциях. Кроме того, следует понимать, что ускоренно делящиеся клетки всегда присутствуют в спектре клеточных популяций не только в первичной культуре крови, но и в живом организме. Численность этой фракции показывает долю клеток, имеющих укороченный клеточный цикл, несущих наибольшее количество генетических повреждений, но способных к делению и незатронутых системой апоптоза. Опухолевая трансформация запускается, когда в клетке накапливается критическое количество мутаций и/или других изменений (повышенный уровень нестабильности генома), приводящих к нарушениям регуляции, например, к сокращению продолжительности клеточного цикла [23, 24]. В частности, поэтому частота анеуплоидных 3-ядерных клеток (прошли в присутствии Цитохалазина В 2 цикла деления), также, как и всех ускоренно делящихся клеток, может являться чувствительным индикатором повышения уровня нестабильности генома и, следовательно, риска опухолевой трансформации.

Полученные данные качественно воспроизводят модифицирующие эффекты неадаптивного стресса при действии химических соединений и высокой дозы облучения ex vivo, описанные ранее: состояние неадаптивного стресса ассоциировано с повышенной чувствительностью генома человека к генотоксическому воздействию [6, 8, 11]. Поэтому чувствительность генома к диагностическому облучению и лучевой терапии может быть выше у больных людей, так как любое заболевание – это индуктор повышенного эмоционального напряжения или даже неадаптивного стресса (дистресса). В частности, это заключение подтверждается тем, что у трети пациентов, обращающихся к врачу общей практики, отмечаются симптомы депрессии, и примерно для 20% госпитализированных больных можно поставить диагноз депрессивного невроза [25]. Авторы цитированной публикации заключают: «Не вызывает сомнения, что как дополнительные воздействия, так и само вызванное болезнью состояние повышенного эмоционального напряжения по системе обратной связи может оказывать влияние на течение болезни, ее тяжесть и исход, что в клинике определяет требование неразрывного изучения соматической патологии и психологических факторов» [25]. Этот вывод клиницистов подтверждает наши собственные данные о том, что потенциально опасные воздействия, такие, например, как облучение в диапазоне очень малых доз при КТ-сканировании могут индуцировать существенно более серьезные повреждения в геноме людей, находящихся в состоянии неадаптивного стресса, по сравнению с пациентами, живущими в состоянии стресса адаптивного. А это означает, что для людей в состоянии неадаптивного стресса при КТ-диагностике надо использовать другие уровни доз и/или условия облучения.

Следует отметить, что большинство обнаруженных высокоуровневых и достоверных корреляций между генотоксическими эффектами КТ-облучения крови и степенью выраженности стресса у донора в данной работе выявлены с помощью шкалы субъективного благополучия (ШСБ) и ее субшкал. Поэтому мы полагаем, что именно шкалу ШСБ корректно использовать для экспресс-оценки степени выраженности стресса у пациента перед КТ-процедурой (шкала ШСБ состоит из 17 вопросов, что позволяет быстро количественно оценить результаты тестирования путем подсчета суммы баллов и перевода их в стены с использованием стандартной процедуры – работа, с которой легко справляется человек со средним образованием. поэтому проводить такую работу может специально обученный средний медицинский персонал без помощи профессионального психолога).

Для выработки научных рекомендаций по оптимизации процедуры КТ и медицинского облучения необходимо проведение дальнейших исследований связи между степенью выраженности стресса у пациентов и уровнем повреждения ДНК в результате облучения с использованием протоколов КТ-сканирования условиях эффективных доз от 0,5 мЗв. Одним из основных инструментов этих исследований может стать цитомный анализ в микроядерном тесте лимфоцитов крови человека, культивированных в условиях цитокинетического блока, который неоднократно продемонстрировал свою высокую информативность, возможность адекватного понимания механизмов опухолевой трансформации клеток и, следовательно, раннего выявления этого феномена. Для оценки степени выраженности стресса удобно использовать шкалу субъективного благополучия.

Заключение

Результаты проведенного анализа показали, что биологической основой чувствительности генома к КТ, вероятнее всего, является опосредованное степенью выраженности стресса состояние адаптационных систем организма человека. Поэтому можно предположить, что эффекты нестабильности генома, наряду со степенью выраженности стресса, являются интегральными индикаторами адаптационных процессов, затрагивающих геном и развивающихся в ответ на воздействие редкоионизирующего облучения.

Впервые показано, что выявленные закономерности для разных фракций клеток имели нелинейный характер, ассоциированный со степенью выраженности стресса. Для практического применения полученных результатов важно, что дополнительные по сравнению с контролями генетические повреждения в ускоренно делящихся клетках возникали только при использовании ультра-низкодозового протокола КТ с эффективной дозой < 1 мЗв, причем этот эффект обнаружен исключительно для доноров, находившихся в состоянии неадаптивного стресса. В то же время, в области 12 мЗв для крови всех обследованных доноров превышения уровня повреждений над контролем не выявлено.

Малый объем экспериментального материала не позволяет в настоящее время рекомендовать использованный индивидуальный комплексный психолого-генетический подход непосредственно для внедрения в медицинскую практику. Однако очевидная перспектива его применения в диагностических рентгенологических исследованиях требует проведения повторного и широкомасштабного изучения модифицирующего влияния степени выраженности стресса на эффекты нестабильности генома человека в условиях КТ-сканирования и, вероятнее всего, лучевой диагностики как таковой. В таких исследованиях следует использовать оба варианта КТ-сканирования – ex vivo и in vivo и группы обследованных большей численности.

И, наконец, следует процитировать написанное более 20 лет назад заключение из обзора В.Г.Петина «Комбинированное биологическое действие ионизирующих излучений и других вредных факторов окружающей среды» [26]: «…В связи со значимостью стресса для радиорезистентности организма людей необходимо дальнейшее экспериментальное и клиническое исследование роли стресса в реакции организма человека в условиях воздействия малых доз ионизирующего излучения, количественного определения вклада стресса в зависимость от дозы и характера радиационного воздействия, а также значимость малых доз ионизирующего излучения на разных этапах развития реакции организма на воздействие стрессовых факторов».

×

About the authors

Faina I. Ingel

Centre for Strategic Planning and Management of Biomedical Health Risks

Email: FIngel@cspfmba.ru
ORCID iD: 0000-0002-2262-6800
SPIN-code: 1013-7006
Scopus Author ID: 57205760994
ResearcherId: C-8899-2014

Dr. Sci. (Biol.), Main Researcher

Russian Federation, Moscow

Sergey E. Okhrimenko

Institution of Further Professional Education “Russian Medical Academy of Continuous Professional Education” of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation;
State Research Center — Burnasyan Federal Medical Biophysical Center of Federal Medical Biological Agency

Email: ooniii@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8282-1798

MD, Ph.D, Ass. Prof, Doctoral Student of the State Research Center of the Russian Federation, Burnasyan Federal Medical Biophysical Center, FMBA of Russia, Moscow, Russian Federation.

e-mail: ooniii@mail.ru

Russian Federation

Sergey A. Ryzhkin

Russian Medical Academy of Continuous Professional Education; Kazan State Medical University

Email: rsa777@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0003-2595-353X
SPIN-code: 5955-5712
Russian Federation, Moscow; Kazan

Lyudmila V. Akhaltseva

Centre for Strategic Planning and Management of Biomedical Health Risks

Email: LAhalceva@cspmz.ru
ORCID iD: 0000-0002-3619-3858
SPIN-code: 7049-0003
Scopus Author ID: 57138478700
ResearcherId: I-8204-2018

Cand. Sci. (Biol.), Senior Researcher

Russian Federation, Moscow

Nadezda A. Yurtseva

Centre for Strategic Planning and Management of Biomedical Health Risks

Email: NYUrceva@cspmz.ru
ORCID iD: 0000-0001-5031-2916
SPIN-code: 8988-6769
Scopus Author ID: 12765611200
Russian Federation, Moscow

Elena K. Krivtsova

Email: E.K.Krivcova@mail.ru

 

e-mail: E.K.Krivcova@mail.ru

Tatyana A. Nikitina

Centre for Strategic Planning and Management of Biomedical Health Risks

Author for correspondence.
Email: TNikitina@cspfmba.ru
ORCID iD: 0000-0003-0866-5990
SPIN-code: 9106-5076

ведущий биолог

Russian Federation, Moscow

Maria A. Konyashkina

Centre for Strategic Planning and Management of Biomedical Health Risks

Email: MKonyashkina@cspfmba.ru
ORCID iD: 0000-0002-8319-1329
SPIN-code: 7559-9045
Scopus Author ID: 8142882800

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, Moscow

Victor A. Gombolevskiy

IRA Labs; Artificial Intelligence Research Institute AIRI; World-Class Research Center «Digital biodesign and personalized healthcare»; Sechenov First Moscow State Medical University

Email: gombolevskii@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1816-1315
SPIN-code: 6810-3279

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow; Moscow; Moscow; Moscow

References

  1. Akleev A.V., T. V. Azizova T. V., Ivanov V. K., et al. M. Results of the 67th session of the Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation of the United Nations Medicine of Extreme Situations. 2021; 1(23): 56-65. doi: 10.47183/mes.2021.001
  2. Komleva Yu.V., Makhonko M.N., Shkrobova N.V. Diseases of medical workers after exposure to ionizing radiation and their prevention. Bulletin of Medical Internet Conferences (ISSN 2224‐6150). 2013; 3 (11): 1171-3. (in Russian)
  3. Selye H. Essays on the adaptation syndrome. M.: Medgiz, 1960. (in Russian)
  4. Nicolaides N.C., Kyratzi E., Lamprokostopoulou A., et al. Stress, the stress system and the role of glucocorticoids. Neuroimmunomodulation. 2015; 22 (1–2): 6–19.
  5. Chrousos G.P. Stress and disorders of the stress system. Nat Rev Endocrinol. 2009; 5 (7): 374- 81.
  6. Ingel F.I., Revazova Yu.A. Modification of mutagenic effects of xenobiotics by emotional stress in animals and humans. Genetics research. 1999; 12: 86-103. (in Russian)
  7. Nicolaides N.C., Chrousos G.P. Impact of Stress on Health in Childhood and Adolescence. Horm Res Paediatr. 2023; 96 (1): 5–7. https://doi.org/10.1159/000528065
  8. Ingel F., Krivtsova E., Urtseva N., Legostaeva T. Children's, adult’s and family's emotional stress in context of genomic instability. Open Journal of Social Sciences. 2018; 6: 48-65. http://www.scirp.org/journal/jss. doi: 10.4236/jss.2018.66005
  9. Dimitroglou E., Zafiropoulou M., Messini-Nikolaki N., et al. DNA damage in a human population affected by chronic psychogenic stress. Int J Hyg Environ Health. 2003; 206 :39-44;
  10. Valente V.B, de Melo Cardoso D., Kayahara G.M, et al. Stress hormones promote DNA damage in human oral keratinocytes. Scientific Report. 2021; 11(1):19701.DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-021-99224-w
  11. Ingel F., Erdinger L., Eckl P., Khussainova Sh., Krivtsova E. Genomic Instability, Radiosensitivity and Adaptive Response of Blood Lymphocytes from Children Living in the Aral Sea Region: Correlation with Emotional Stress and Blood Contamination Central European Journal of Occupational and Environmental Medicine. 2010; 16 (1-2): 31-45.
  12. American Association of Physicists in Medicine et al. Lung cancer screening CT protocols, version 4.0. – 2016.
  13. Meditsinskii vestnik https://medvestnik.ru/content/news/Rospotrebnadzor-predupredil-o-roste-dozy-medicinskogo-oblucheniya.html
  14. Gombolevskiy V.A., Chernina V.Yu., Blokhin I.A., et al. Main achievements of low-dose computed tomography in lung cancer screening. Tuberculosis and Lung Diseases. 2021; 99 (1): 61-70. https://doi.org/10.21292/2075-1230-2021-99-1-61-70. (in Russian)
  15. The results of radiation-hygienic certification in the subjects of the Russian Federation for 2009 (Radiation-hygienic passport of the Russian Federation) https://06.rospotrebnadzor.ru/content/rezultaty-radiacionno-gigienicheskoy-pasportizacii-v-subektah-rossiyskoy-federacii-za-2009-0 (in Russian)
  16. Okhrimenko S.E., Ingel F.I., Ryzhkin S.A., et al. Effects of genome instability under irradiation in different ct scanning MODES. Results of ex vivo pilot cohort study. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2023; 102 (10):1112-8.https://doi.org/10.47470/0016-9900-2023-102-10-1112-1118. (in Russian)
  17. WHO, Quality of Life (WHOQOL) https://www.who.int/publications/i/item/WHO-HIS-HSI-Rev.2012.03
  18. Ingel F.I., Krivtsova E.K., Yurchenko V.V., et al. Comparative analysis of the emotional state of students from different faculties at the same university. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2017; 96 (12): 1216–25. doi: 10.18821/0016-9900-2017-96-12-1216-1225
  19. Ingel F.I. Prospects of using a micronuclear test on human blood lymphocytes cultured under cytokinetic block conditions. Part 1. Cell proliferation. Ecological genetics. 2006; IV (3): 7-19. (in Russian)
  20. Nersesyan A., Kundi M., Fenech M., at al. Recommendations and quality criteria for micronucleus studies with humans. Mutation Research. 2022; 789- 108410. doi: 10.1016/j.mrrev.2021.108410
  21. Bonassi S., Znaor A., Ceppi M., Lando C., Chang W.P., Holland N., et al. An increased micronucleus frequency in peripheral blood lymphocytes predicts the risk of cancer in humans. Carcinogenesis. 2007; 28 (3): 625-31.
  22. WHO. Mental health of older adults. https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/mental-health-of-older-adults. Дата обращения 20 сентября 2023.
  23. Nano M., Gemble S., Simon A., et al. Cell-Cycle Asynchrony Generates DNA Damage at Mitotic Entry in Polyploid Cells. Current Biology. 2019; 29 (22): 3937-45.e7. doi.org/10.1016/j.cub.2019.09.041
  24. MSD MANUAL Professional Version. Robert Peter Gale, MD, PhD, DSC(hc), Imperial College London. Cellular and Molecular Basis of Cancer. Brought to you by Merck & Co, Inc., Rahway, NJ, USA. Reviewed/Revised Sep 2022. https://www.msdmanuals.com/professional/hematology-and-oncology/overview-of-cancer/cellular-and-molecular-basis-of-cancer
  25. Yunusova S.G., Rosental A.N., Baltina T.V. Stress. Psychological and Biological Aspects. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Gumanitarnye Nauki, 2008; 150 (3): 139-48. (in Russian)
  26. Petin V.G., Dergacheva I.P., Zhurakovskaya G.P. Combined biological effect of ionizing radiation and other hazardous environmental factors (Scientific review). Radiation and risk. 2001; 12: 117 – 34. (in Russian)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Note

Justification. The relationship between the effects of low doses of ionizing radiation and health risks is still a subject of scientific debate due to the small number of human studies and the significant variation in the data obtained in them. However, such variability of the results can also be determined by the human body’s state of adaptive systems, as was previously discovered in analyzing the effects of genome instability in children and adults exposed to a complex of factors of an industrial city and/or work at a chemical enterprise.

 Goal. Verification of the hypothesis on the impact of the donor's body adaptation system on the sensitivity of blood T-lymphocytes to weak-ionizing radiation ex vivo under different CT-scanning protocols.

 Materials and methods. 9 volunteers, practically healthy men and women of different ages, who answered questions from psychological tests to assess the severity of stress expression, gave blood portion for its irradiation by different modes of low-dose computed tomography (CT). Irradiated blood was cultured with cytochalazine B for next cytomic analysis in micronuclear test.

Results. The modifying effect of stress was manifested only in blood cultures of donors who were in the state of none adaptive stress, and only when blood was irradiated at the dose of 0.82 mSv.

Limitation of the study. i) a few donors in groups, which, nevertheless, does not contradict rules for pilot studies. ii) for the analysis we used the results of our own ex vivo pilot study, which were not included in the previously published article.

Conclusion. The biological basis of the sensitivity of the human genome to CT-scanning conditions may be the state of the adaptive systems of the body modified by the degree of stress expression. The effects of genome instability, along with the severity of stress, are individual indicators of the course of adaptation processes affecting the genome, which develop in response to exposure to weak-ionizing irradiation. It is proposed to conduct systematic studies that take into account the severity of emotional stress in patients undergoing CT-scans


Copyright (c) Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 78166 от 20.03.2020.