Испытания ядерного оружия и уровень мутации эмбрионов человека

ГЕНЕТИКА
Испытания ядерного оружия и уровень мутации эмбрионов человека

Юрий Е. Дуброва, ^{1 *} Рахмет И. Берсимбаев, ^2,3 Лейла Б. Джансугурова, ² Майра К. Танкиманова, ³ Зауре Ж. Мамырбаева, ³ Риитта Мустонен, ⁴ Карита Линдхолм, ⁴, Май Хултен, ⁵ Сиско Саломаа ⁴

Территория, прилегающая к Семипалатинскому ядерному испытательному полигону в Казахстане, представляет беспрецедентную возможность для анализа степени риска генетических мутаций у населения, связанных с ионной радиацией. С 1949 по 1989 год Советский Союз осуществил на Семипалатинском ядерном полигоне 470 ядерных испытаний, причем между 1949 и 1963 годом осуществлялись атмосферные и наземные испытания, а в период с 1963 по 1989 - подземные испытания (1). Население прилегающих территорий пострадало, в основном, от выпадения "свежих" радиоактивных осадков в результате четырех наземных взрывов, осуществленных между 1949 и 1956 годами, и в настоящее время радиоактивное заражение за пределами зоны находится на низком уровне (2).

Пробы крови были взяты у 40 семей, включающих в себя три поколения. Семьи проживают в сельской местности Бескарагайского района Казахстана неподалеку от Семипалатинского испытательного полигона. Именно эти территории характеризуются самым высоким уровнем подверженности ионному излучению (> 1Sv) (2). Контрольная группа состояла из 28 семей, также представленных 3 поколениями, которые не подвергались радиационному воздействию. Данная группа проживает в сходных географических условиях незараженной сельской местности Талдыкурганского района Казахстана. Группы были подобраны также и по сходству этнического признака, возраста, в котором у мужчин и женщин появлялись дети, рода занятий, отношению к курению. У родителей и детей было взято 8 различных проб, позволяющих выявить искусственные минимутации - CEB1, CEB15, CEB25, CEB36, MS31, MS32 и B6.7, которые прежде использовались для изучения белорусских семей, подвергавшихся облучению в результате постчернобыльских радиоактивных выбросов (3,4).

Частота искусственных минимутаций была установлена для семей F₁ и F₂, а также их детей, подвергнутых облучению, что позволило установить уровень эмбриональных мутаций для поколений P₀ и F₁ соответственно. Спонтанные искусственные мутации в поколениях P₀ и F₁ контрольной группы были аналогичными (P = 1; точный тест Фишера). Таким образом, мы соединили данные по этим двум поколениям и получили единое значение для уровня мутации в контрольной группе, которое было затем сопоставлено с соответствующим значением в группе, подвергнутой воздействию радиации. Статистически значимое увеличение уровня мутации в 1,8 раза было обнаружено в поколении P₀, а в поколении F₁ такое увеличение составило 1,5 раза (Рис. 1А). До 85% всей дозы облучения населением, проживающим на прилегающих к полигону территориях, было получено в результате 4 наземных испытаний ядерного оружия, произведенных в 1949, 1951, 1953 и 1956 гг. (1). Родители P₀ в исследуемых семьях, чья дата рождения приходится на 1926-1948 годы, в результате этих испытаний были подвергнуты прямому, сравнительно сильному ионному излучению. Родители в поколении F₁ (годы рождения 1950-1956) также подверглись облучению в этот период, причем те, кто был рожден позже, получили, вероятно, значительно меньшую дозу (2). Эта разнородность объясняет сравнительно невысокое, 1,5-кратное, увеличение уровня мутаций у поколения F₁. Таким образом, для всех групп родителей поколения P₀, проживающих в Семипалатинском районе, уровень эмбриональной мутации остается стабильным и при этом значительно превышает этот коэффициент у контрольной группы, что, очевидно, отражает приблизительно одинаковый и при этом высокий уровень облучения, которому население подвергалось с конца 40-х до начала 50-х годов 20-го века. (Рис. 1B).

Вместе с тем, уровень эмбриональной мутации в поколении F₁ в семьях, подвергнутых воздействию радиации, дает отрицательное соотношение с датой рождения родителей, при этом самый высокий уровень мутаций достигает у подвергнутых облучению родителей, рожденных до 1960 года, аналогично ситуации в группе семей P₀. Подобное отрицательное соотношение, видимо, отражает снижение излучения после распада радиоизотопов в конце 1950-х годов, а также в результате прекращения наземных и атмосферных испытаний ядерного оружия. Таким образом, можно предположить, что увеличение уровня мутаций в семьях, подвергнутых воздействию радиации, вызвано именно этим фактом.

В заключение следует отметить, что результатом воздействия радиоактивных выбросов при испытании ядерного оружия на семипалатинском полигоне в конце 1940-х и начале 1950-х гг. стало увеличение уровня эмбриональных мутаций среди пострадавшего населения примерно в 2 раза. Особенно важно, что отрицательное соотношение между уровнем мутаций и годом рождения родителей в подвергшихся воздействию семьях F ₁ экспериментально подтверждает изменение уровня мутаций у людей, что связано со снижением воздействия ионной радиации. Это также является свидетельством того, что Московский договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере (август 1963 г.) оказался эффективным средством в деле сокращения генетического риска среди пострадавшего населения.

Литература и примечания:
1. M. Matsuschenko et al., in Nuclear Tests. Long- Term Consequences in the Semipalatinsk/Altai Region, C. S. Shapiro, V. I. Kiselev, E. V. Zaitsev, Eds. (Springer-Verlag, Berlin, 1998), pp. 89-97.
2. B. I. Gusev, Zh. N. Abylkassimova, K. N. Apsalikov, Radiat. Environ. Biophys. 36, 201 (1997).
3. Y. E. Dubrova et al., Nature 380, 683 (1996).
4. Y. E. Dubrova et al., Mutat. Res. 381, 267 (1997).
5. Мы благодарим Г. Фергнауд (G. Vergnaud) за предоставление результатов анализов проб крови CEB15, CEB25 и CEB36. Данная работа выполнена на средства гранта им. Коперника, предоставленного Европейской Комиссией. Также оказал поддержку Центр генетики человека "Wellcome Trust", Оксфордский университет, Великобритания.

¹ Отделение генетики, Университет Лестера, Лестер, Великобритания (Department of Genetics, University of Leicester, Leicester LE1 7RH, UK).
² Казахстанский государственный университет, Алматы, Казахстан (Kazakh State National University, Almaty, 480121, Kazakhstan).
³ Институт общей генетики и цитологии, Алматы, Казахстан (Institute of General Genetics and Cytology, Almaty, 480060, Kazakhstan).
⁴ Агентство по радиационной и ядерной безопасности, Хельсинки, Финляндия (STUK-Radiation and Nuclear Safety Authority, Helsinki 00881, Finland).
⁵ Кафедра биологических наук, Университет Уорвика, Великобритания (Department of Biological Sciences, University of Warwick, Coventry CV4 7A1, UK).
*Адрес для писем. Эл. почта: yed2@le.ac.uk

Рис. 1.
(A) Уровень эмбриональных мутаций [доверительный интервал (ДИ) +-95%] в контрольных (незаштрихованные столбцы) и подверженных воздействию (заштрихованные столбцы) группах. Приводятся вероятностные отличия от наблюдаемой группы в целом и количество потомства в каждой категории.
(В) Уровень эмбриональных мутаций у родителей, подвергшихся воздействию радиации, в соответствии с годом рождения. Непрерывной линией показан уровень мутаций (ДИ +–95%) у наблюдаемой группы в целом.

http://www.sciencemag.org


Сайнс Мэгэзин, том 295, 8 февраля 2002