Заболеваемость, прооксидантная и антиоксидантная способность плазмы крови медицинского персонала отделений лучевой диагностики

В настоящее время установленным фактом является то, что все основные физиологические процессы в организме человека в норме и при патологии происходят с участием активных форм кислорода, которые возникают в результате свободного радикального окисления (СРО) и являются необходимыми биологическими продуктами нормального клеточного метаболизма. В организме процессы СРО регулируются антиоксидантной системой (АОС). В нормальных условиях существуют определённые соотношения активностей отдельных ферментов АОС, обеспечивающие необходимую защиту от повреждающего действия активных форм кислорода. С функциональным состоянием АОС связывают адаптационные возможности организма, развитие многих заболеваний и, в конечном итоге, продолжительность жизни [1, 2].

Поровский Я.В.* – д.м.н., профессор, СибГМУ. Марусин А.В. – научн. сотр., к.б.н., НИИ медицинской генетики Томского НИМЦ РАН.

Нестерович С.В. – зам. гл. врача, к.м.н., СибГМУ. Заева О.Б. – ст. научн. сотр., к.б.н., НИИ биологии и биофизики ТГУ.

Плазма крови является лимитирующим звеном антиоксидантной защиты, так как по сравнению с внутриклеточным содержимым она бедна высокомолекулярными антиоксидантами и потенциально опасна для усиления реакций СРО в силу наличия процессов транспорта кислорода, бактерицидного действия фагоцитов, присутствия ионов металлов переменной валентности - катализаторов СРО. Плазма крови также играет центральную роль в транспорте и распределении антиоксидантов по всему организму. Общая сумма антиокислительных процессов создаёт интегрированную и регулируемую АОС, обладающую определённой «буферной ёмкостью», а соотношение анти- и прооксидантных систем определяет «антиоксидантный статус» организма и служит одним из основных показателей гомеостаза [3-5].

Агентом, способным изменить стационарную концентрацию активных форм кислорода, является ионизирующее излучение (ИИ). Выступая в качестве стресс-сигнала ИИ, вмешиваясь в чекпойнт клеточного цикла (сверочные точки), может приводить к повреждению ДНК через активацию транскрипционного белка р53, вызывать или временную остановку клеточного цикла, или клеточную смерть, опосредованную апоптозом и автофагией, или клеточное старение. При этом эффект ИИ на старение организма и канцерогенез гораздо более выражен для редкоио-низирующих излучений (рентгеновское и Y-излучение) [6].

Заболевания, вызванные воздействием ИИ и связанные с ними отдалённые последствия для здоровья медицинского персонала, требуют особого внимания. Известным фактом является то, что в прошлом от воздействия ИИ большой мощности (рентгеновские лучи, Y-лучи, нейтроны), у персонала в некоторых случаях развивались лучевая болезнь, лучевая катаракта, рак кожи [7, 8]. Областью повышенного внимания и предметом междисциплинарных дискуссий являются биологические эффекты внешнего рентгеновского и Y-излучения в диапазоне малых доз (10-100 мЗв) [9-11].

Цель настоящего исследования - изучить влияние ионизирующего излучения в малых дозах на показатели заболеваемости, состояние прооксидантной и антиоксидантной способности плазмы крови медицинского персонала.

Материалы и методы

Обследовано 54 практически здоровых добровольца: 26 облучённых лиц (работники отделений лучевой диагностики, профессионально контактирующие с рентгеновским и Y-излучением) и 28 лиц, работа которых не связана с воздействием ИИ (контрольная группа).

Группа облучённых лиц состояла из 22 женщин и 4 мужчин, из них врачей было - 10 человек, лаборантов - 16. Группа облучённых лиц была разделена со стажем работы с ИИ менее 15 лет и более 16 лет. Суммарная накопленная доза ИИ у лиц со стажем менее 15 лет составила от 0,93 до 7,35 мЗв, в среднем 3,19±0,56 мЗв; со стажем более 16 лет - от 11,27 до 32,04 мЗв, в среднем 19,30±1,86 мЗв. У трёх работников со стажем более 16 лет сведения об индивидуальных дозах ИИ за начальный период трудовой деятельности отсутствовали. Информация о степени воздействия ИИ на организм медиков была получена с помощью термолюминесцентных индивидуальных дозиметров «ТЛД-100».

Лица контрольной группы были сопоставимы с группой облучённых лиц по полу, возрасту, медицинскому стажу. В неё включены 25 женщин и 3 мужчин отделений терапевтического профиля, из них врачей было 9 человек, медицинских сестёр и лаборантов - 17, санитарок - 2. Эта группа аналогично группе облучённых была разделена на две подгруппы: имеющих стаж работы менее 15 лет и более 16 лет.

Среди облучённых лиц курильщиками табака были 2 человека, экс-курильщик – 1; в контрольной группе – 1 и 2 соответственно. Остальные обследованные лица никогда не курили.

Количественные данные представлены в виде среднего значения и стандартной ошибки M±m. Для математической обработки полученных данных применялась статистическая компьютерная программа «Statistica 6.0» for Windows (StatSoft, США). При статистическом анализе использовали непараметрический метод Манна-Уитни. Связь между явлениями (показателями) оценивалась по коэффициенту корреляции Спирмена. Различия между группами считались статистически значимыми при p≤0,05.

Результаты и обсуждение

Характеристики выборки в отношении возраста и стажа работы представлены в табл. 1. Диагностированные при прохождении ежегодных медицинских обследований заболевания в обеих группах представлены в табл. 2. Из данных этой таблицы следует, что среди облучённых лиц со стажем работы свыше 16 лет (относительно контрольной подгруппы с аналогичным стажем) артериальная гипертензия диагностирована соответственно в 46,1% и 15,4% случаев, хронический холецистит – в 61,5% и 53,8% случаев, остеохондроз позвоночника – в 46,1% и 15,4% случаев, нарушение зрения – в 53,8% и 23,1% случаев, при отсутствии различий в заболеваемости хроническим пиелонефритом.

Таблица 1

Данные о возрасте, стаже работы (в годах) у контрольной группы и облучённых лиц

Группы		Средний возраст	Средний стаж работы
Контрольная группа	Все лица (n=28) Стаж менее 15 лет (n=15) Стаж свыше 16 лет (n=13)	42,2 ± 2,6 32,3 ± 1,9 53,6 ± 2,6	18,1 ± 2,2 8,7 ± 0,9 24,9 ± 2,1
Группа облучённых лиц	Все лица (n=26) Стаж менее 15 лет (n=13) Стаж свыше 16 лет (n=13)	45,9 ± 2,6 37,1 ± 3,6 54,6 ± 2,6	13,2 ± 1,8 6,2 ± 1,0 20,2 ± 2,22

Примечание. В таблице приведены средние значения и стандартные ошибки.

Таблица 2

Показатели заболеваемости в контрольной группе и группе облучённых лиц, абсолютные значения (%)

Группы	Заболевания
	артериальная гипертензия	хронический холецистит	хронический пиелонефрит	остеохондроз позвоночника	нарушение зрения (миопия, пресбиопия)
Все лица (n=28)	3 (10,3)	12 (42,9)	3 (10,7)	4 (14,3)	4 (14,3)
Контроль- Стаж менее 15 лет (n=15)	1 (6,7)	5 (33,3)	1 (6,7)	2 (13,3)	1 (6,7)
Стаж свыше 16 лет (n=13)	2 (15,4)	7 (53,8)	2 (15,4)	2 (15,4)	3 (23,1)
Группа  Все лица (n=26)	6 (23,1)	12 (46,1)	3 (11,5)	7 (26,9)	9 (34,6)
облучён- Стаж менее 15 лет (n=13)	0 (0)	4 (30,8)	1 (7,7)	1 (7,7)	2 (15,4)
ных лиц Стаж свыше 16 лет (n=13)	6 (46,1)	8 (61,5)	2 (15,4)	6 (46,1)	7 (53,8)

Показатели Sm ROS и Sm AS представлены в табл. 3. В контрольной группе выявлено большее значение средней интенсивности Sm AS у лиц со стажем свыше 16 лет относительно этого показателя у лиц, работающих менее 15 лет. Причём, судя по результатам корреляционного анализа, интенсивность данного показателя положительно связана со стажем работы как менее 15 лет (r=0,64; p<0,05), так и свыше 16 лет (r=0,56; p<0,05). Эти результаты соответствуют данным литературы. Так, согласно Rizvi S.I., Maurya R.K. (2007) с возрастом у человека на фоне явлений аккумуляции продуктов СРО в качестве компенсаторной реакции возрастает активность антиоксидантных систем организма, в частности, ферментов супероксиддисмутазы и каталазы [13]. Такие же закономерности были выявлены при исследовании фермента глутати-он-пероксидазы GSH-Px, активность которого также выше у пожилых лиц, особенно имеющих повышенный риск развития сердечно-сосудистой патологии [14].

Таблица 3

Интенсивность Sm ROS и Sm AS (RLU⋅109/мл) в группе контроля и группе облучённых лиц (M±m)

Группы		Sm ROS (RLU ⋅ 109/мл)	Sm AS (RLU ⋅ 109/мл)
Контрольная группа	Все лица (n=28) Стаж менее 15 лет Стаж свыше 16 лет	4,01 ± 0,28 3,99 ± 0,47 4,04 ± 0,30	4310,00 ± 190,43 3928,41 ± 201,99 4750,31 ± 301,10 *
Группа облучённых лиц	Все лица (n=26) Стаж менее 15 лет Стаж свыше 16 лет	4,09 ± 0,18 3,72 ± 0,22 4,46 ± 0,26 *	4291,15 ± 240,74 5022,44 ± 249,03 • 3559,86 ± 300,58 * ,•

Примечание. * – p<0,05 между подгруппами лиц с различным стажем работы в контрольной группе и у облучённых лиц; • – p<0,05 между подгруппами лиц контрольной группы и облучённых лиц с различным стажем работы.

По сравнению с контролем у лиц, подвергшихся облучению, со стажем менее 15 лет выявлена активация системы антиоксидантной защиты – статистически значимые более высокие величины Sm AS. При проведении корреляционного анализа между показателями Sm ROS и величиной суммарной накопленной дозы ИИ у облучённых лиц с разным стажем работы была выявлена высокой степени силы обратная зависимость (r=-0,58; p<0,05) у лиц со стажем менее 15 лет, свидетельствуя, что экспозиционные дозы ИИ от 0,93 до 7,35 мЗв (в среднем 3,19±0,56 мЗв) при относительно непродолжительном воздействии, вероятно, приводят к развитию адаптивного ответа.

В настоящее время исследователи всё более склоняются к мнению, что действие малых доз ИИ приводит к стимуляции системы антиоксидантной защиты. Этот эффект в радиобиологии называется «радиационный гормезис» [15]. Так, ИИ низкой интенсивности (6 мГр/ч) по сравнению с таким же облучением высокой интенсивности (1 Гр/мин) способствует индукции противовоспалительных и антиоксидантных генов и стимулирует ангиогенез [16]. Повышение супер-оксиддисмутазы и каталазы выявлено при исследовании 60 медицинских работников, профессионально подвергавшихся воздействию ИИ (компьютерный томограф, интервенционная радиография) [17]. По данным обзора Tharmalingam S. et al. (2017) ионизирующее облучение в низких дозах (<100 мГр), хотя и вызывает окислительный стресс, но низкой интенсивности, не повреждающий ДНК, но оказывающий влияние на эпигеномные механизмы [18].

Напротив, у исследованных нами работников отделений лучевой диагностики, подвергшихся облучению в суммарных дозах от 11,27 до 32,04 мЗв (в среднем 19,30±1,86 мЗв) продолжительностью свыше 16 лет, дополнительно к естественному радиационному фону, выявлено повышение Sm ROS при одновременном снижении Sm AS. Негативное влияние радиации на общую функциональную способность антиоксидантной системы при установленном более высоком проценте заболеваний (артериальной гипертензии, хронического холецистита, остеохондроза позвоночника, нарушения зрения) относительно контроля может быть не случайным.

Имеющееся на сегодня понимание отдалённых эффектов продолжительного воздействия малых доз ИИ является ограниченным, поскольку оценки связи доза-реакция в основном опираются на исследования, связанные с высокими дозами облучения и экспериментах на животных. Одной из задач будущих исследований является получение оценок индивидуальных доз на большем материале, включая оценки погрешностей и определение воздействия доз, накопленных за большой промежуток времени.

Заключение

• 1.    Кумулятивные дозы ИИ (в среднем 3,19±0,56 мЗв) при профессиональном облучении менее 15 лет приводят к развитию адаптивного ответа – устойчивости к повторному действию радиации в виде отсутствия повышения свободных радикалов.

• 2.    У работников отделений лучевой диагностики со стажем работы менее 15 лет выявлено повышение антиоксидантной способности плазмы крови относительно неэкспонированных к ИИ лиц аналогичного стажа работы, что может быть свидетельством стимуляции адаптирующих доз ИИ на систему антиоксидантной зашиты.

• 3.    При увеличении стажа работы свыше 16 лет и достижении суммарной дозы в среднем 19,30±1,86 мЗв происходит повышение прооксидантной способности плазмы крови относительно её способности у облучённых лиц меньшего стажа и снижение антиоксидантной способности плазмы крови относительно работников меньшего стажа и лиц контрольной подгруппы аналогичного стажа работы.

• 4.    Длительная профессиональная работа в контакте с источниками внешнего рентгеновского и γ-излучения в диапазоне малых доз оказывает негативное влияние на антиоксидантную способность плазмы крови и может обуславливать развитие соматических заболеваний.