Оценка доз облучения лимфоцитов при пероральном поступлении радионуклидов различной тропности

Оценка доз на лимфоциты актуальна в свете решения ряда радиобиологических проблем, включая оценку риска различных гемобластозов (лейкоз, множественная миелома, лимфома и др.), а также использования циркулирующих Т-лимфоцитов в качестве «естественных биодозиметров». Последнее связано с тем, что частота хромосомных аберраций, возникающих в лимфоцитах после лучевого воздействия, пропорциональна накопленной дозе. Оценка доз на циркулирующие лимфоциты требует учета двух факторов: во-первых, дозы, полученной предшественниками (прогениторами) лимфоцитов в красном костном мозге; а во-вторых, дозы, полученной лимфоцитами в лимфоидных органах при циркуляции. Модели, представленные в публикациях Международной комиссии по радиологической защите (ICRP-67, ICRP-100), дают возможность рассчитать дозу для конкретного лимфоидного органа при известном уровне поступления радионуклида. Недавно созданная модель облучения циркулирующих Т-лимфоцитов учитывает все слагаемые дозы и возрастные особенности динамики Т-лимфоцитов: 1) облучение предшественников Т-лимфоцитов в красном костном мозге; 2) облучение Т-лимфоцитов в каждом лимфоидном органе с учетом доли резидентных лимфоцитов, а также времени пребывания там лимфоцитов. Целью данного исследования является оценка дозовых коэффициентов, позволяющих перейти от перорального поступления ^I4I,I44Ce, ⁹⁵Zr, ^103,106Ru, ⁹⁵Nb к накопленной дозе на циркулирующие Т-лимфоциты. Для расчетов использовались дозовые коэффициенты из публикаций Международной комиссии по радиологической защите для конкретных лимфоидных органов, а также опубликованные оценки времени, которое циркулирующие лимфоциты проводят в этих лимфоидных органах и тканях. В результате было показано, что дозы на циркулирующие Т-лимфоциты выше, чем дозы на красный костный мозг от этих радионуклидов, но ниже, чем дозы на стенку толстой кишки. Рассчитанные дозовые коэффициенты зависели от возраста; максимальные значения были характерны для новорожденных. Данные коэффициенты для ^141,144Ce, ⁹⁵Zr, ⁹⁵Nb и ^I03,I06Ru могут быть использованы для оценки доз на органы и ткани на основе данных о частоте хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови.

1. Lee C., Morton L. M., Berrington de Gonzalez A. A novel method to estimate lymphocyte dose and application to pediatric and yang adult CT patient in the United Kingdom // Radiation Protection Dosimetry. 2018. Vol. 178, No 1. P. 116-21. doi: 10.1093/rpd/ncx084.

2. Boice J. D. Jr. Second cancers following radiation treatment for cervical cancer. An international collaboration among cancer registries / / Journal of the National Cancer Institute. 1985. Vol. 74, No 5. P 955-75.

3. Davis F. G., Boice J. D., Hrubec Z., Monson R. R. Cancer mortality in a radiation-exposed cohort of Massachusetts tuberculosis patients // Cancer Research. 1989. Vol. 49, No 21. P. 6130-6136.

4. Boice J. D., Morin M. M., Glass A. G., et al. Diagnostic X-ray procedures and risk of leukemia, lymphoma, and multiple myeloma // Journal of the American Medical Association. 1991. Vol 265, No 10. P 1290-1294. doi:10.1001/jama.1991.03460100092031.

5. Leuraud K., Richardson D. B., Cardis E., et al. Ionising radiation and risk of death from leukaemia and lymphoma in radiation-monitored workers (INWORKS): an international cohort study // The Lancet Haematology. 2015. Vol. 2, No 7. P e276-e281. http://dx.doi.org/10.1016/S2352-3026(15)00094-0

6. Hsu W. L., Preston D. L., Soda M., et al. The incidence of leukemia, lymphoma and multiple myeloma among atomic bomb survivors: 1950-2001 // Radiation Research. 2013. Vol. 179, No 3. P. 361-82. doi: 10.1667/RR2892.1.

7. IAEA Cytogenetic Analysis for Radiation Dose Assessment: a Manual Technical Reports, Series 405. 2001. URL: http:// www.pub.iaea.org/books/IAEABooks/6303/CytogeneticAnalysis-for-Radiation-Dose-Assessment-A-Manual. [Дата обращения: 23.07.2021].

8. Giussani A., Lopez M. A., Romm H., et al. Eurados review of retrospective dosimetry techniques for internal exposures to ionising radiation and their applications // Radiation and Environmental Biophysics. 2020. Vol. 59, No 3. P. 357-387. doi: 10.1007/s00411-020-00845-y.

9. Дегтева M. O., Шагина Н. Б., Воробьева М. И. и др. Современное представление о радиоактивном загрязнении реки Теча в 1949-1956 гг. // Радиационная биология. Радиоэкология. 2016. Т 56, № 5. С. 523-534. DOI: 10.7868/S0869803116050039.

10. Дёгтева М. О., Толстых Е. И., Суслова Г. К. и др. Анализ результатов мониторинга содержания долгоживущих радионуклидов в организме жителей Уральского региона. Радиационная гигиена. 2018. Т. 11, № 3. С. 30-39. https://doi.org/10.21514/1998-426X-2018-11-3-30-39.

11. Tolstykh E. I., Peremyslova L. M., Degteva M. O., et al. Reconstruction of radionuclide intakes for residents of East Urals Radioactive Trace (1957-2011) // Radiation and Environmental Biophysics. 2017. Vol. 56. P 27-45. https://doi.org/10.1007/s00411-016-0677-y.

12. Толстых Е. И., Возилова А. В., Дёгтева М. О. и др. Концепция Т-клеточного рода как основа для анализа результатов цитогенетических исследований при локальном облучении костного мозга // Радиационная биология. Радиоэкология. 2020. Т 60, № 1. С. 12-25. DOI: 10.31857/S0869803120010142.

13. Tolstykh E. I., Degteva M. O., Vozilova A. V., et al. Local bonemarrow exposure: how to interpret the data on stable chromosome aberrations in circulating lymphocytes? (some comments on the use of FISH method for dose reconstruction for Techa riverside Residents) // Radiation and Environmental Biophysics. 2017. Vol. 56, No 4. P 389-403. doi: 10.1007/s00411-017-0712-7.

14. Tolstykh E. I., Degteva M. O., Vozilova A. V., et al. Interpretation of FISH results in the case of nonuniform internal radiation exposure of human body with the use of model approach // Russian Journal of Genetics. 2019. Vol. 55, No 10. P.1227-1233. https://doi.org/10.1134/S1022795419100132.

15. Ma H., Tao W., Zhu S. T-lymphocytes in the intestinal mucosa: defense and tolerance // Cellular & Molecular Immunology. 2019. Vol. 16, No 3. P. 216-224. doi: 10.1038/s41423-019-0208-2.

16. Agace W. T-cell recruitment to the intestinal mucosa // Trends Immunology. 2008. Vol. 29, No 11. P. 514-22. doi: 10.1016/j.it.2008.08.003.

17. Толстых Е. И., Возилова А. В., Дёгтева М. О., Аклеев А. В. Подходы к цитогенетической оценке дозы при радиационном воздействии на лимфоидную ткань кишечника // Радиационная биология. Радиоэкология. 2021. Т 61. № 4. С. 339-352.

18. ICRP Age-dependent Doses to Members of the Public from Intake of Radionuclides - Part 2 Ingestion Dose Coefficients. ICRP Publication 67. Ann. ICRP 23 (3-4), 1993.

19. Britanova O. V., Shugay M., Merzlyak E. M., et al., Dynamics of individual T cell repertoires: from cord blood to centenarians // The Journal of Immunology. 2016. Vol. 196, No 12. P. 5005-5013. doi: 10.4049/jimmunol.1600005.

20. Naumova E. N., Gorski J., Naumo Y. N. Simulation studies for a multistage dynamic process of immune memory response to influenza: experiment in silico // Annales Zoologici Fennici. 2008. Vol. 45. P 369-384. DOI: 10.5735/086.045.0502.

21. Yoshida K., Cologne J. B., Cordova K., et al. Aging-related changes in human T-cell repertoire over 20 years delineated by deep sequencing of peripheral T-cell receptors // Experimental Gerontology. 2017. Vol. 1, No 96. P. 29-37. doi: 10.1016/j.exger.2017.05.015.

22. Britanova O. V., Putintseva E. V., Shugay M., et al. Agerelated decrease in TCR repertoire diversity measured with deep and normalized sequence profiling // The Journal of Immunology. 2014. Vol. 192, No 6. P. 2689-2698. doi: 10.4049/jimmunol.1302064.

23. Attaf M., Huseby E., Sewell A. K. αẞ T cell receptors as predictors of health and disease // Cellular & Molecular Immunology. 2015. Vol. 12, No 4. P. 391-399. doi 10.1038/cmi.2014.134.

24. Izraelson M., Kasatskaya S., Pogorelyi M., et al. Analysis of individual repertoires of T cell receptors // Immunologiya. 2016. Vol. 37, No 6. P. 347- 352. DOI:10.18821/0206-4952-2016-37-6-347-352.

25. Bains I. Mathematical Modelling of T Cell Homeostasis. A thesis submitted for the degree of Doctor of Philosophy of the University College London, 2010. URL: http://discovery.ucl.ac.uk/20159/1/20159.pdf [Дата обращения: 23.07.2021].

26. Bains I., Yates A. J., Callard R. E. Heterogeneity in thymic emigrants: implications for thymectomy and immunosenescence // PLoS One. 2013. Vol. 8, No 2. P. e49554. doi: 10.1371/journal.pone.0049554.

27. Trepel F. Number and distribution of lymphocytes in man. A critical analysis // Klinische Wochenschrift. 1974. Vol 52, No 11. P 511-5. doi: 10.1007/BF01468720.

28. Westermann J., Pabst R. Distribution of lymphocyte subsets and natural killer cells in the human body // Journal of Clinical Investigation. 1992. Vol. 70, No 7. P 539-44. doi: 10.1007/BF00184787.

29. Blum K. S., Pabst R. Lymphocyte numbers and subsets in the human blood. Do they mirror the situation in all organs? // Immunology Letters. 2007. Vol. 108, No 1. P.45-51. doi: 10.1016/j.imlet.2006.10.009.

30. Farber D. L., Yudanin N. A., Restifo N. P Human memory T cells: generation, compartmentalization and homeostasis // Nature Reviews Immunology. 2014. Vol. 14, No 1. P 24-35. doi: 10.1038/nri3567.

31. Kumar B. V., Connors T. J., Farber D. L. Human T Cell Development, Localization, and Function throughout Life // Immunity. 2018. Vol. 48, No. 2. P. 202-213. doi: 10.1016/j.immuni.2018.01.007.

32. Senda T., Dogra P, Granot T., et al. Microanatomical dissection of human intestinal T-cell immunity reveals site-specific changes in gut-associated lymphoid tissues over life // Mucosal immunology. 2019. Vol. 12, No 2. P. 378-389. doi: 10.1038/s41385-018-0110-8.

33. Thome J. J., Bickham K. L. Ohmura Y., et al. Early-life compartmentalization of human T cell differentiation and regulatory function in mucosal and lymphoid tissues // Nature Medicine. 2016. Vol. 22, No 1. P. 72-77. doi: 10.1038/nm.4008.

34. Fell T. P, Phipps A. W., Smith T. J. The internal dosimetry code PLEIADES // Radiation Protection Dosimetry. 2007. Vol. 124, No 4. P 327-38. doi: 10.1093/rpd/ncm228.

35. Degteva M. O., Napier B. A., Tolstykh E. I., et al. Enhancements in the Techa River dosim etry system: TRDS-2016D code for reconstruction of deterministic estimates of dose from environmental exposures // Health Physics. 2019. Vol. 117, No 4. P 378-387. doi 10.1097/HP0000000000001067.

36. Racanelli V., Rehermann B. The liver as an immunological organ // Hepatology. 2006. Vol. 43, No 2. Suppl 1. P. S54-62. doi: 10.1002/hep.21060. PMID: 16447271.

37. ICRP. Report of the Task Group on Reference Man. ICRP Publication 23. Pergamon Press; Oxford, 1975.

38. ICRP. Basic anatomical and physiological data for use in radiological protection: reference values. A report of age- and gender-related differences in the anatomical and physiological characteristics of reference individuals, Publication 89 Ann ICRP. 2002. 32(3-4).

39. Osgood E. E. Number and distribution of human hemic cells // Blood. 1954. Vol. 9. P 1141-1154. https://doi.org/10.1182/blood.V9.12.1141.1141.

40. Дёгтева М. О., Шишкина Е. А., Толстых Е. И. и др. Методологический подход к разработке дозиметрических моделей скелета человека для бета-излучающих радионуклидов // Радиационная гигиена. 2019. Т. 12, № 2. С. 66-75. https://doi.org/10.21514/1998-426X-2019-12-2-66-75.

41. ICRP. Occupational Intakes of Radionuclides: Part 2. ICRP Publication 134. Ann. ICRP 45(3/4), 2016.