TCR-mutations in peripheral blood lymphocytes and immune status in individuals exposed to chronic radiation exposure

Occupation: Associate professor, Department of Microbiology, Virology, Immunology and Clinical laboratory diagnostics, Southern-Urals State Medical University of the Russian Federation Ministry of Public Health
Affiliation: Southern-Urals State Medical University of the Russian Federation Ministry of Public Health
Address: Russian Federation, Chelyabinsk

E. Blinova

Occupation: Head of Laboratory of Molecular-cell radiobiology, Urals Research Center for Radiation Medicine of the FMBA of Russia
Affiliation: Urals Research Center for Radiation Medicine of the FMBA of Russia
Address: Russian Federation, Chelyabinsk

I. Dolgushin

Occupation: Head of the Department of Microbiology, Virology, Immunology and Clinical laboratory diagnostics, Southern-Urals State Medical University of the Russian Federation Ministry of Public Health
Affiliation: Southern-Urals State Medical University of the Russian Federation Ministry of Public Health
Address: Russian Federation, Chelyabinsk

Journal name

Rossiiskii immunologicheskii zhurnal

Edition

Volume 13 (22) Issue 1

Pages

13-23

Abstract

Long after the onset of chronic radiation exposure with predominant irradiation of red bone marrow (mean exposure dose was 0.89±0.09 Gy, individual dose range was 0.09–1.96 Gy) in individuals with increased level of TCR-gene mutated T-lymphocytes a dose-dependent increase in the number of peripheral blood CD3+CD16+CD56+-lymphocytes, lysosomal activity of neutrophils, lymphocyte necrosis intensity as well as serum IL-1α levels were noted. It is assumed that these changes could be immune response to increase in the mutation frequency (including TCR-mutations) in the cells of individuals exposed at a wide dose-range.

Keywords

chronic radiation exposure, red bone marrow, TCR-mutations, immunological status

Publication date

28.08.2019

Number of characters

27017

Cite

GOST	Akleyev A., Blinova E., Dolgushin I. TCR-mutations in peripheral blood lymphocytes and immune status in individuals exposed to chronic radiation exposure // Rossiiskii immunologicheskii zhurnal – 2019. – V. 13 (22). – Issue 1 C. 13-23 [Electronic resource]. URL: http://ras.jes.su/ruimm/s102872210005016-2-1-en (circulation date: 06.05.2024). DOI: 10.31857/S102872210005016-2
MLA	Akleyev, A., Blinova, E., Dolgushin, I. "TCR-mutations in peripheral blood lymphocytes and immune status in individuals exposed to chronic radiation exposure." Rossiiskii immunologicheskii zhurnal 13 (22).1 (2019):13-23. DOI: 10.31857/S102872210005016-2
APA	Akleyev A., Blinova E., Dolgushin I. (2019). TCR-mutations in peripheral blood lymphocytes and immune status in individuals exposed to chronic radiation exposure. Rossiiskii immunologicheskii zhurnal 13 (22)(1), pp.13-23 DOI: 10.31857/S102872210005016-2

100 rub.

When subscribing to an article or issue, the user can download PDF, evaluate the publication or contact the author. Need to register.

Размещенный ниже текст является ознакомительной версией и может не соответствовать печатной


1	ВВЕДЕНИЕ
2	Хорошо известно, что иммунная система является одной из наиболее радиочувствительных в организме человека. До настоящего времени считалось, что причиной данного эффекта является апоптотическая гибель лимфоцитов, наступающая в результате действия ионизирующего излучения. Однако последние данные свидетельствуют о том, что реакции клеток и тканей на облучение связаны не только с цитоцидным действием радиации, что характерно для острого облучения в высоких дозах, но также обусловлены разнообразными функциональными ответами клеток и тканей на радиационное воздействие. Последнее характерно для малых доз ионизирующей радиации и хронического облучения с низкой мощностью дозы [1].
3	В ряде исследований показано, что у лиц, подвергшихся хроническому радиационному воздействию, даже в отдалённые сроки после облучения регистрируется повышенный уровень мутаций в генах Т-клеточного рецептора (T-cell receptor, TCR) [2–4]. Аналогичные результаты отмечались в отдалённые сроки и у жителей прибрежных сёл реки Течи, которые подверглись хроническому многолетнему облучению преимущественно с низкой мощностью дозы [5, 6]. Можно предположить, что радиационно-индуцированные мутации в TCR-генах могут нарушать функцию дефектных T-лимфоцитов. Поскольку комплекс TCR/CD3 вовлечён на начальном этапе в ряд иммунных ответов, зависимых от Т-лимфоцитов, то потеря или альтерация экспрессии TCR-генов в выживших клетках может способствовать радиационноиндуцированному нарушению Т-клеточного ответа и иммунного статуса облучённого человека в целом [7]. Однако до настоящего времени не получено доказательств, что радиационноиндуцированные TCR-мутации могут вызывать вторичные иммунодефицитные состояния, в т.ч. в периоде отдалённых последствий облучения.
4	Целью настоящей работы было исследование особенностей системного иммунитета в отдалённые сроки у лиц, подвергшихся хроническому радиационному воздействию в широком диапазоне доз облучения красного костного мозга (ККМ), имеющих повышенный уровень TCR-мутаций.
5	МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
6	В исследование было включено 66 жителей прибрежных сёл реки Течи, которая была загрязнена жидкими радиоактивными отходами Производственного объединения «Маяк». Облучение людей носило сочетанный характер и было обусловлено внешним γ-излучением (преимущественно за счёт 137Cs, 95Zr, 95Nb, 106Ru, загрязнивших речную воду, пойменные земли и территории населённых пунктов) и внутренним вследствие поступления радионуклидов в организм людей с речной водой и продуктами питания местного производства (молоко, овощи, картофель и другие). Значительный вклад в формирование дозы внёс остеотропный радионуклид 90Sr, который инкорпорировался в костную ткань и обеспечил наибольшие дозы облучения ККМ – центрального органа гемо и иммунопоэза. Максимальные значения поглощённой в ККМ дозы облучения достигали 9 Гр, а кроветворная и иммунная системы у населения, принимая во внимание их высокую радиочувствительность, являлись критическими в отношении медико-биологических эффектов. Наибольшие мощности доз облучения имели место в период сбросов жидких радиоактивных отходов непосредственно в реку Течу (1950–1956 гг.). [8]. При этом пик сбросов пришёлся на первую и вторую декады октября 1951 года, когда более 60% суммарной активности долгоживущих продуктов деления урана (90Sr, 137Cs, 147Pr, 125Sb, 155Eu и др.) активностью около 1,23×106 Ки, поступили в реку Течу [9].

Number of purchasers: 2, views: 1036

Readers community rating: votes 0

1. ICRP Publication 118. Early and late eff ects of radiation in normal tissues and organs – threshold doses for tissue reactions in a radiation protection context. Annals of the ICRP. Elsevier 2012, 322.

2. Kyoizumi S., Umeki S., Akiyama M., Hirai Y., Kusunoki Y., Nakamura N., Endoh K., Konishi J., Sasaki M. S., Mori T., Fujita S., Cologne J. B. Frequency of mutant T lymphocytes defective in the expression of the T-cell antigen receptor gene among radiation-exposed people. Mutat. Res. 1992, 265(2), 173–180.

3. Саенко А. С., Замулаева И. А., Смирнова С. Г. Определение частоты мутаций по локусам гликофорина А и Т-клеточного рецептора: информативность для биологической дозиметрии острого и пролонгированного облучения. Радиационная биология. Радиоэкология 1998, 38(2), 171–180. [Sayenko A. S., Zamulayeva I. A., Smirnova S. G. Determining the frequency of mutations at glycophorin A locus and T-cell receptor: informative value for biological dosimetry of acute and prolonged exposure. Radiatsionnaiya biologia. Radioekologia 1998, 38(2), 171–180.]

4. Смирнова С. Г., Орлова Н. В., Замулаева И. А., Саенко А. С. Мутации по локусу Т-клеточного рецептора у людей в отдалённые сроки после острого и пролонгированного облучения. Радиационная биология. Радиоэкология 2002, 42(6), 624–627. [Smirnova S. G., Orlova N. V., Zamulayeva I. A., Sayenko A. S. Mutations at T-cell receptor locus in humans long after acute or prolonged exposure. Radiatsionnaiya biologia. Radioekologia 2002, 42(6), 624–627.]

5. Аклеев А. В., Веремеева Г. А., Киоизуми С. Влияние хронического радиационного воздействия на уровень соматических мутаций в клетках периферической крови людей в отдаленные сроки. Радиационная биология. Радиоэкология 1998, 38(4), 573–586. [Akleyev A. V., Veremeyeva G. A., Kiozumi S. The infl uence of chronic radiation exposure on the level of somatic mutations in peripheral blood cells of people at later time points. Radiatsionnaiya biologia. Radioekologia 1998, 38(4), 573–586.]

6. Blinova E. A., Veremyeva G. A., Akleyev A. V. Apoptosis of peripheral blood lymphocytes and mutations in the gene of the T-cell receptor in survivors of chronic radiation exposure. Health Physics. 2012, 3(1), 58–60.

7. Израельсон М., Касацкая С., Погорелый М. Анализ индивидуальных репертуаров Т-клеточных рецепторов. Иммунология. 2016; 37 (6): 347–352. [Izraelson M., Kasatskaya S., Pogoreliy M. Analysis of individual repertoires of T-cell receptors. Immunologia 2016, 37(6), 347–352.]

8. Дегтева М. О., Толстых Е. И., Шагина Н. Б., Шишкина Е. А., Бугров Н. Г., Воробьева М. И., Возилова А. В. Дозы облучения населения, проживавшего на реке Тече. В кн.: Последствия радиоактивного загрязнения реки Течи. Книга, Челябинск 2016, 105–147. [Degteva M. O., Tolstykh E. I., Shagina N. B., Shishkina E. A., Bugrov N. G., Vorobyova M. I., Vozilova A. V. In: Consequences of radioactive contamination of the Techa River. Kniga, Chelyabinsk 2016, 105–147.]

9. Глаголенко Ю. В., Дрожко Е. Г., Мокров Ю. Г. Восстановление параметров источника сбросов жидких радиоактивных отходов радиохимического производства в р. Теча. Сообщение 1. Разработка методики и основные результаты. Вопросы радиационной безопасности 2008, спец. вып. 76–91. [Glagolenko Yu. V., Drozhko Ye. G., Mokrov Yu. G. Reconstruction of the source parameters of the releases of liquid radioactive waste of the radiochemical plant into the Techa River. Report 1. Method development and main results. Voprosy Radiatsionnoi Bezopasnosti 2008, Special issue, 76–91.]

10. Блинова Е. А., Веремеева Г. А., Маркина Т. Н., Аклеев А. В. Апоптоз лимфоцитов периферической крови и мутации в гене Т-клеточного рецептора у лиц, перенесших хроническое радиационное воздействие. Вопросы радиационной безопасности 2011, 4, 38–44. [Blinova E. A., Veremeyeva G. A., Markina T. N., Akleyev A. V. Apoptosis of the peripheral blood lymphocytes and mutations in T-cell receptor gene in persons aff ected by chronic radiation exposure. Voprosy Radiatsionnoi Bezopasnosti 2011, 4, 38–44.]

11. Хейфец Л. Б., Абалакин В. А. Разделение форменных элементов крови человека в градиенте плотности верографин-фиколл. Лабораторное дело 1973, 10, 579–581. [Heifets L. B., Abalakin V. A. Separation of formed elements of human blood on density gradient Ficoll-verografi n. Laboratornoye delo 1973, 10, 579–581.]

12. Кишкун А. А. Иммунологические исследования и методы диагностики инфекционных заболеваний в клинической практике. Медицинское информационное агентство, Москва 2009, 712. [Kishkun A. A. Immunological studies and methods of diagnosing infectious diseases in clinical practice. Meditsinskoye informatsionnoye agentstvo, Moscow 2009, 712.]

13. Фрейдлин И. С. Система мононуклеарных фагоцитов. Медицина, Москва 1984, 272. [Freidlin I. S. Reticuloendothelial system. Moscow 1984, 272.]

14. Маянский А. Н., Виксман М. К. Способ оценки функциональной активности нейтрофилов человека по реакции восстановления нитросинего тетразолия: методические рекомендации. Казань 1979,15. [Mayansky A. N., Viksman M. K. Method of assessment of functional activity of human neutrophils using nitroblue tetrazolium reduction test: methodical recommendations. Kazanskiy NIIEM, Kazan 1979, 15.]

15. Фрейдлин И. С. Методы изучения фагоцитирующих клеток при оценке иммунного статуса человека: учебное пособие. Ленинград 1986, 261. [Freidlin I. S. Approaches to studying phagocytosing cells in making an assessment of immunological status of a person: textbook. Leningrad 1986, 261.]

16. Vermes I. Flow cytometry of apoptotic cell death. Journal of Immunological Methods 2000, 243, 167–190.

17. Vermes I., Haanen C., Steff ens-Nakken H., Reutelingsperger C. A novel assay for apoptosis. Flow cytometric detection of phosphatidylserine expression on early apoptotic cells using fl uorescein labelled Annexin V. J. Immunol. Method. 1995, 184(1), 39–51.

18. Гребенюк А. Н., Легеза В. И. Противолучевые свойства интерлейкина-1. Фолиант, Санкт-Петербург 2012, 90. [Grebenyuk A. N., Legeza V. I. Radioprotective properties of interleukin-1. Foliant, Saint Petersburg 2012, 90.]

19. Akiyama M., Kusunoki Y., Umeki S., Hirai Y., Nakamura N., Kyoizumi S. Evaluation of four somatic mutation assays as biological dosimeter in humans. In: Dewey WC et al (ed) Radiation Research: A Twentieth-Century Perspective. Vol. II: Congress Proceedings. Academic Press, San Diego 1992, 177–182.

20. Morgan W. F. Non-targeted and delayed eff ects of exposure to ionizing radiation: II. Radiation induced genomic instability and bystander eff ects in vivo, clastogenic factors and transgenerational eff ects. Radiat. Res. 2003, 159(5), 581–596.

21. Seliger B., Abken H. and Ferrone S. HLA G and MIC expression in tumors and their role in anti-tumor immunity. Trends Immunol. 2003, 24 (2), 82–87.

22. Алексеенко И. В., Кузьмич А. И., Плешкан В. В., Тюлькина Д. В., Зиновьева М. В., Костина М. Б., Свердлов Е. Д. Причина раковых мутаций: поправимая плохая жизнь или неизбежные стохастические ошибки репликации? Молекулярная биология 2016, 50(6): 906–921. [Alekseenko I. V., Kuzmich A. I., Pleshkan V. V., Tyulkina D. V., Zinovyeva M. V., Kostina M. B., Sverdlov E. D. The cause of cancer mutations: improvable bad life or inevitable stochastic replication errors? Molecular Biology 2016, 50(6), 906–921.]