Профессор ЮУрГУ Владимир Заляпин совместно с биологами Уральского научно-практического центра радиационной медицины (УНПЦ РМ) создал метод, позволяющий оценивать по мутациям Т-лимфоцитов дозу радиационного воздействия, полученного человеком. Это позволяет оценить последствия облучения, даже если человек не подозревает о том, что подвергся ему.
Статья опубликована в престижном международном журнале «Radiation and Environmental Biophysics» (Радиация и биофизика окружающей среды) издательства Springer [ https://doi.org/10.1007/s00411-024-01072-5 ].
Хорошо известно, что повышенные дозы радиации действуют на организм человека губительно. И если такое воздействие уже имело место, то для реабилитации большое значение имеет информация об уровне поражения человеческого организма и дозе облучения.
Для Челябинской области проблема восстановления данных о полученной человеком дозе радиации особенно актуальна. Процесс наращивания производства плутония на ПО «Маяк», а также отсутствие надежных технологий переработки и хранения радиоактивных отходов привели к тому, что с 1949 г. часть сточных вод, содержащих радиоактивные вещества, удалялась в реку Теча, причем до июля 1951 г. сбросы были практически бесконтрольными. Это привело к сильному радиоактивному загрязнению речной системы (воды, донных отложений, пойменных почв), а жители прибрежных населенных пунктов подверглись как внешнему (за счет повышенного вблизи реки гамма фона), так и внутреннему облучению от смеси радионуклидов, поступающих в организм с водой и продуктами питания местного производства. Техногенная катастрофа 1957 года на ПО «Маяк» общую радиационную ситуацию только усугубила.
Около 25% суммарной активности приходилось на долю долгоживущих радионуклидов: стронция-90 и цезия-137 (период полураспада около 30 лет). Цезий-137 достаточно быстро выводится из организма после прекращения поступления (период полувыведения около 100 суток). Стронций же, напротив, прочно фиксируется в кальцифицированных тканях (кости, зубы) и продолжает облучать прилежащие ткани (красный костный мозг и костные поверхности) многие годы после прекращения поступления.
Трагедия послужила науке: помогла собрать уникальные данные о накоплении радиации в организме человека. Таких данных не было ни у кого в мире – так как никто не переживал подобную трагедию. Статистический анализ этих данных и построенная на основе этого анализа интегральная модель позволили осуществить ретроспективное восстановление индивидуальных доз облучения.
Уральские биологи, сотрудники биофизической лаборатории Уральского научно-практического центра радиационной медицины (УНПЦ РМ) Евгения Толстых, Александра Возилова и Александр Аклеев, а также их коллега математик Владимир Заляпин, профессор кафедры Математического анализа ИЕТН ЮУрГУ, предложили определять степень облучения организма методом биодозиметрии. Метод основан на исследовании динамики Т-лимфоцитов в организме человека и на том обстоятельстве, что частота вызываемых в них под действием радиации хромосомных аберраций пропорциональна накопленной дозе.
Т-лимфоциты организм человека вырабатывает всю жизнь, причём значительную часть их – в раннем детстве. Наряду с мутантами в организме циркулируют и обычные клетки. Т-лимфоциты, созревшие до облучения, могут облучаться от других клеток (например, когда они встречаются в костном мозге до 10% времени). Так или иначе получается, что в пробе крови обнаруживаются лимфоциты, накопившие разные дозы радиации.
Ещё одна сложность анализа динамики Т-лимфоцитов в том, что можно оценить суммарную дозу облучения всего организма, но если облучению подвергались отдельные органы, то важнее учитывать особенности перемещения лимфоцитов по органам и тканям человека.
Сотрудничество математиков ЮУрГУ и биофизической лаборатории УНПЦ РМ продолжается уже более 25 лет и является примером успешного и эффективного взаимодействия ученых различных направлений.