Эффекты нестабильности генома при облучении на разных протоколах КТ-сканирования. Результаты пилотного когортного исследования ex vivo

Введение. Медицинское облучение является одним из ведущих источников облучения населения в мире. В последние десятилетия общее количество рентгеновских диагностических процедур значительно увеличилось, а с ростом объёма компьютерной томографии (КТ) связано и существенное повышение общей кумулятивной дозы облучения.

Цель работы — сравнение генотоксических эффектов облучения лимфоцитов крови человека с использованием различных протоколов КТ.

Материалы и методы. Среди пациентов разного пола и возраста, обратившихся за проведением профилактического обследования, случайным образом отобраны девять практически здоровых добровольцев (доноров), подписавших информированное согласие, для участия в эксперименте ex vivo. Четыре пробы венозной крови от каждого донора облучали на различных протоколах КТ (0,82–11,8 мЗв) в антропометрическом фантоме грудной клетки человека. Аликвоты каждой пробы культивировали в условиях блока цитокинеза, фиксировали и анализировали по протоколу цитомного анализа в микроядерном тесте.

Результаты. При облучении проб крови в режиме ультра-НДКТ (0,82 мЗв) обнаружен пик пролиферации ускоренно делящихся клеток и частот генетических повреждений в них, а также продемонстрирована высокая вероятность образования и закрепления генетических повреждений в поколениях делящихся клеток. Это указывает на повышенную генотоксичность и, вероятнее всего, на иммунотропность исследуемого режима облучения.

Ограничением исследования является недопустимость вовлечения в эксперимент или использование биоматериалов человека без получения его согласия, а также недопустимость причинения в процессе эксперимента физического вреда или вреда чести и достоинству человека.

Заключение. При выборе режимов КТ необходимо учитывать не только уровни эффективных доз, но и возможность развития эффектов нестабильности генома. Однако такой подход требует дополнительных генотоксических исследований протоколов КТ в диапазоне от < 1 до 100 мЗв.

Соблюдение этических стандартов. Исследование проведено в соответствии с Хельсинкской декларацией Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения медицинских исследований с участием человека в качестве субъекта», принятой на 18-й Генеральной Ассамблее ВМА (Хельсинки, Финляндия), с изменениями и дополнениями, включая принятые 64-й Генеральной Ассамблеей ВМА (Форталеза, Бразилия) в октябре 2013 г. Все доноры подписали добровольное информированное согласие на участие в исследовании.

Участие авторов:
Охрименко С.Е., Ингель Ф.И. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, написание текста, редактирование;
Ахальцева Л.В., Юрцева Н.А., Кривцова Е.К., Никитина Т.А., Коняшкина М.А. — сбор и обработка материала;
Рыжкин С.А. — концепция и дизайн исследования, редактирование;
Семенова М.П. — редактирование;
Блохин И.А. — написание текста;
Гомболевский В.А. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, написание текста.
Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Работа подготовлена в рамках научно-практического проекта в сфере медицины (№ ЕГИСУ: 123031500005-2) «Научное обоснование методов лучевой диагностики опухолевых заболеваний с использованием радиомического анализа».

Поступила: 08.08.2023 / Принята к печати: 26.09.2023 / Опубликована: 20.11.2023

1. Аклеев А.В., Азизова Т.В., Иванов В.К., Карпикова Л.А., Киселев С.М., Мелихова Е.М. и др. Итоги 67-й сессии Научного комитета по действию атомной радиации ООН. Медицина экстремальных ситуаций. 2021; 23(1): 56–65. https://doi.org/10.47183/mes.2021.001 https://elibrary.ru/gammmi

2. Роспотребнадзор. Результаты радиационно-гигиенической паспортизации в субъектах Российской Федерации. Радиационно-гигиенические паспорта Российской Федерации. М.; 2005–2021.

3. Василева Е. Актуальность проблемы обоснования лучевых процедур. Позиция и рекомендации МАГАТЭ (презентация). Межведомственный круглый стол по вопросам применения принципа обоснования в медицинской практике в РФ. М.; 2019.

4. Маткевич Е.И., Синицын В.Е., Башков А.Н. Сравнение доз облучения пациентов при проведении однофазной и многофазной компьютерной томографии в многопрофильном лечебном учреждении. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2016; 61(6): 50–6. https://elibrary.ru/xhcywb

5. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP publication 103. Ann. ICRP. 2007; 37(2–4): 1–332. https://doi.org/10.1016/j.icrp.2007.10.003

6. Котеров А.Н., Вайнсон А.А. Биологические и медицинские эффекты излучения с низкой ЛПЭ для различных диапазонов доз. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2015; 60(3): 5–31. https://elibrary.ru/twmxgr

7. Охрименко С.Е., Ильин Л.А., Коренков И.П., Морозов С.П., Бирюков А.П., Гомболевский В.А. и др. Оптимизация доз облучения пациентов в лучевой диагностике. Гигиена и санитария. 2019; 98(12): 1331–7. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2019-98-12-1331-1337

8. Балонов М.И., Голиков В.Ю., Водоватов А.В., Чепига Л.А., Звонова И.А., Кальницкий С.А. и др. Научные основы радиационной защиты в современной медицине. Том 1. Лучевая диагностика. СПб.; 2019. https://elibrary.ru/cspnad

9. Гомболевский В.А., Чернина В.Ю., Блохин И.А., Николаев А.Е., Барчук А.А., Морозов С.П. Основные достижения низкодозной компьютерной томографии в скрининге рака легкого. Туберкулёз и болезни лёгких. 2021; 99(1): 61–70. https://doi.org/10.21292/2075-1230-2021-99-1-61-70 https://elibrary.ru/zlxylk

10. Kauczor H.U., Baird A.M., Blum T.G., Bonomo L., Bostantzoglou C., Burghuber O., et al. ESR/ERS statement paper on lung cancer screening. Eur. Radiol. 2020; 30(6): 3277–94. https://doi.org/10.1007/s00330-020-06727-7

11. American Association of Physicists in Medicine. Lung Cancer Screening CT Protocols, version 4.0; 2016.

12. Морозов С.П., Гомболевский В.А., Владзимирский А.В., Лайпан А.Ш., Кононец П.В., Древаль П.А. Результаты первого года скрининга рака легкого с помощью низкодозной компьютерной томографии в Москве. Вопросы онкологии. 2019; 65(2): 224–33. https://elibrary.ru/yuuxis

13. Приказ Департамента здравоохранения города Москвы № 129 «Об усилении мероприятий по предупреждению возникновения и распространения туберкулеза среди работников медицинских организаций государственной системы здравоохранения города Москвы». М.; 2018.

14. Freeman A.K., Monteiro A.N. Phosphatases in the cellular response to DNA damage. Cell Commun. Signal. 2010; 8: 27. https://doi.org/10.1186/1478-811x-8-27

15. Rothkamm K., Balroop S., Shekhdar J., Fernie P., Goh V. Leukocyte DNA damage after multi-detector row CT: a quantitative biomarker of low-level radiation exposure. Radiology. 2007; 242(1): 244–51. https://doi.org/10.1148/radiol.2421060171

16. Sakane H., Ishida M., Shi L., Fukumoto W., Sakai C., Miyata Y., et al. Biological effects of low-dose chest CT on chromosomal DNA. Radiology. 2020; 295(2): 439–45. https://doi.org/10.1148/radiol.2020190389

17. Ингель Ф.И. Перспективы использования микроядерного теста на лимфоцитах крови человека, культивируемых в условиях цитокинетического блока. Часть 1. Пролиферация клеток. Экологическая генетика. 2006; 4(3): 7–19. https://elibrary.ru/hznuvd

18. Ингель Ф.И. Перспективы использования микроядерного теста на лимфоцитах крови человека, культивируемых в условиях цитокинетического блока. Часть 2. Факторы среды и индивидуальные особенности в системе оценки нестабильности генома человека. Экологическая генетика. 2006; 4(4): 38–54. https://elibrary.ru/hznvet

19. Копнин Б.П. Основные свойства неопластической клетки и базовые механизмы их возникновения. Практическая онкология. 2002; 3(4): 229–35. https://elibrary.ru/scbgyx

20. Спитковский Д.М., Кузьмина И.В., Вейко Н.М., Ермаков А.В., Макаренков А.А., Поспехова Н.И. и др. О возможной связи мутационного процесса, индуцированного малыми дозами ионизирующей радиации, и позиционной динамики хромосом в ядрах клеток эукариот. Радиационная биология и радиоэкология. 2000; 40(5): 554–66.

21. Ильин Л.А., ред. Радиационная медицина. Том I. Теоретичекие основы радиационной медицины. Руководство для врачей-исследователей, организаторов здравоохранения и специалистов по радиационной безопасности. М.; 2004.

22. Машкович В.П., Кудрявцев А.В. Защита от ионизирующих излучений. Справочник. М.: Столица; 2013.