Спосіб ретроспективного диференційного визначення опромінення головного мозку людини, яке відбулося на етапах раннього періоду розвитку

Реферат: Винахід належить до галузі медицини і стосується способу ретроспективного диференційного визначення опромінення головного мозку людини, яке відбулося на етапах раннього періоду розвитку, що включає нейропсихіатричні і молекулярно-біологічні дослідження, у якому спочатку у пацієнта одночасно визначають ступінь когнітивних і афективних порушень, гармонічність інтелекту, параметри електричної активності головного мозку, а також експресію генів і показники апоптозу у периферичній крові, далі розраховують показник вірогідності UA 106419 C2 (12) UA 106419 C2 опромінення у ранні періоди розвитку головного мозку (ND), потім при встановленні факту опромінення у ранні періоди розвитку головного мозку диференціюють, коли саме відбувся вплив іонізуючого випромінювання - у внутрішньоутробний період чи у віці 0-1 рік на момент опромінення. UA 106419 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до медицини, а саме радіаційної медицини, радіобіології, радіологічного захисту, неврології і психіатрії, імунології та молекулярної біології й може бути використана диференційного визначення опромінення, яке відбулося у ранні періоди розвитку головного мозку людини (внутрішньоутробний та у віці 0-1 рік на момент опромінення). Цей винахід ґрунтується на результатах об'єктивних нейропсихіатричних і молекулярно-біологічних дослідженнях. Головний мозок, що розвивається, є виключно радіочутливим. В осіб, які зазнали внутрішньоутробного опромінення внаслідок атомних бомбардувань Хіросіми і Нагасакі, особливо на 8-25-х тижнях гестації, виявлені тяжка розумова відсталість, зниження коефіцієнта інтелектуальності (IQ) і шкільної успішності, мікроцефалія та напади [1, 2]. У внутрішньоутробно опромінених осіб внаслідок Чорнобильської катастрофи не було виявлено випадків тяжкої розумової відсталості і мікроцефалії, але в них діагностували значуще більше порушень психологічного розвитку, емоційно-поведінкових і органічних психічних розладів, пароксизмальних станів і дозо-залежної дисгармонії інтелекту [3-5]. Виявлено порушення розвитку домінантної (лівої) півкулі головного мозку внаслідок пренатального опромінення в результаті Чорнобильської катастрофи [6-8]. Даний ефект простежено при опроміненні на 8-му і більш пізніх тижнях гестації при дозах на плід >20 мЗв і щитовидну залозу in utero >300 мЗв, а у випадку опромінення на 16-25-му тижнях гестації - >10 мЗв і >200 мЗв, відповідно. Найбільш критичними періодами цереброгенезу при радіаційній аварії на ядерному реакторі, що супроводжується масивним викидом радіойоду до довкілля, є більш пізні строки гестації (16-25 тижнів), ніж при рівномірному зовнішньому опроміненні (8-15 тижнів), що пов'язано із розвитком щитоподібної залози in utero [7, 9]. Стійкі і довготривалі порушення психічного здоров'я за висновками експертів Чорнобильського форуму ООН (2006), складають основний медико-соціальний тягар катастрофи (WHO, 2006). Ефекти на головний мозок, що розвивається, є одним з головних нейропсихіатричних наслідків аварії на Чорнобильській АЕС [10, 11]. При великомасштабній радіаційній аварії на ядерному реакторі із викидом до довкілля радіоактивного йоду найбільш критичними періодами розвитку головного мозку є внутрішньоутробний і 0-1 рік на момент опромінення. Ранні періоди розвитку головного мозку характеризуються особливою вразливістю до будьяких впливів оточуючого середовища, що може призводити до нейропсихіатричних розладів у дорослому віці [12]. Опромінення у пренатальний період викликає редукцію сірої речовини, особливо putamen (шкаралупа, латеральна частина сочевицеподібного ядра) і кори головного мозку [13]. Радіаційно-індуковане порушення розвитку головного мозку включає інгібіцію гіпокампального нейрогенезу, порушення нейронального апоптозу і нейросигналювання, пошкодження нейрональних мембран і іонних каналів, зміни експресії генів, «ефект свідка» («bystander effect»), нейрозапалення, аутоімунні процеси та ін. [12-15]. Апоптоз (програмована клітинна загибель) нейрону визнають загальним механізмом патогенезу захворювань нервової системи. У механізмах порушення когнітивних функцій ЦНС наявність нейродегеративного, органічного ураження церебральної тканини може бути пов'язаною з апоптозом нейронів [16-18] Вираженість і характер когнітивних розладів визначаються як локалізацією ураження мозку, так і обсягом пошкодження мозкової тканини [19]. Геном індуктором апоптозу, що стимулює синтез внутрішньоклітинних протеаз є р-53. Генами-активаторами апоптозу при захворюваннях нервової системи є Вах, Bcl-xS, c-fos, c-jun та p75NGFR [20]. Антагоністами гену р-53 за дією на апоптоз є ген Всl-2, локалізований на 18 хромосомі, а також Bcl-XL, і гени, що кодують супероксід-дісмутазу 1-го і 2-го типів (СОД-1 і СОД-2) та ін. [21]. Вперше гальмівну дію протеїну Всі-2 було показано на попередниках Влімфоцитів, розвиток яких залежить від інтерлейкіну-3 [22, 23]. Приймаючи до уваги думку про те, що дизрегуляція контролю апоптозу є етапом, який лімітує швидкість старіння, можна припустити, що радіація змінює темп природного старіння організму, дизрегулюючи контроль механізмів апоптозу. Індукція цих механізмів може бути опосередкована ДНК модифікацією (у результаті прямого попадання часток, радіо-індукованої активації транспозицій, розривами на теломерах), утворенням вільних радикалів, або безпосереднім впливом на експресію генів, які контролюють апоптоз [24, 25]. Так, у учасників ліквідації наслідків аварії на Чорнобильській АЕС 1986-1987 pp. за даними диференційного аналізу запрограмованої клітинної загибелі по тестам анексин-V+PI- клітин виявлені статистично вірогідні зростання спонтанного рівня раннього апоптозу. Такі зміни спостерігали і серед осіб, які виконують роботи у радіаційно небезпечних умовах [24, 25]. 1 UA 106419 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Проблема біологічної індикації опромінення залишається вкрай актуальною у радіаційній медицині, радіобіології і радіологічному захисті. Існує велика кількість біологічних маркерів, які виявляють стійку залежність «доза-ефект», у тому числі, нейрофізіологічні [26]. Найбільш валідованими біомаркерами опромінення є цитогенетичні зміни в лімфоцитах периферичної крові та електронна спінова резонансна (electron spin resonance / ESR) спектроскопія емалі зуба [27, 28]. У військовій радіобіології стосовно радіаційних маркерів у теперішній час звертають особливу увагу на загально відомі клінічні ознаки променевих уражень, імунологічну діагностику, аналіз нуклеїнових кислот, цитогенетичну біодозиметрію, зміни гематологічних параметрів, протеомну біодозиметрію тощо [29-31]. У Публікації 88 Міжнародної комісії з радіологічного захисту (МКРЗ) [International Commission on Radiological Protection, ICRP Publication 88] наведені способи фізичної оцінки доз опромінення ембріону і плоду [32], а у Публікації 90 - біологічні ефекти пренатального опромінення [33]. Принциповими недоліками усіх цих способів є неможливість біологічного визначення як вірогідності опромінення у ранні періоди розвитку головного мозку людини, так і диференціації внутрішньоутробного опромінення від опромінення у віці 0-1 рік. Крім того, ці способи не враховують аніяких показників стану нервової системи. Найбільш близьким за технічною суттю (прототипом) є спосіб визначення внутрішньоутробного опромінення, що полягає у багатоканальній реєстрації електричної активності головного мозку дитини, визначенні календарного віку в роках (Х 1), спектральної потужності 8-діапазону, який відрізняється тим, що активність головного мозку визначають в лівій лобній (Х2) і центральній лобній (Х3) ділянках, а також додатково визначають спектральну потужність θ-діапазону в лівій лобній (Х4) і лівій скроневій (Х5) ділянках, спектральну потужність α-діапазону в лівій скроневій (Х6) і лівій лобній (Х7) ділянках, спектральну потужність β-діапазону в лівій лобній (X8) і правій лобній (Х9) ділянках, спектральну потужність кожного з діапазонів електричної активності головного мозку дитини визначають у відсотках відносно спектральної потужності всіх діапазонів в кожному місці реєстрації, після чого розраховують інтегральний показник (ІП) психофізіологічних порушень за формулою: ІП  443,8  0,15  Х1 132  X2  127  X3  3,36  X4  3,59  X5 , , 128  X6  154  X7  0,32  X8  0,61 X9 , де , , 443,8 - вільний член дискримінантної функції; -0,15; 1,32; 1,27; -3,36; -3,59; -1,28; -1,54; 0,32; 0,61 - вагові коефіцієнти показників дискримінантної функції, та при величині ІП ≥ 375 встановлюють факт внутрішньоутробного опромінення [34]. Однак і цьому способу притаманні недоліки: по-перше, він стосується лише внутрішньоутробного опромінення і не дозволяє біологічно визначати опромінення у віці 0-1 рік у віддалений період після впливу радіації. По-друге, даний спосіб можливо застосовувати лише для дітей, а не для дорослих. По-третє, він враховує лише показники спонтанної і викликаної електричної активності головного мозку, і не використовує дані імунологічної молекулярної діагностики, що суттєво знижує інформативність такого способу. Тому й даний спосіб не дозволяє диференційовано визначити вірогідність опромінення, яке відбулося у ранні періоди розвитку головного мозку людини (внутрішньоутробний та у віці 0-1 рік на момент опромінення). В основу винаходу покладено вирішення задачі біологічного визначення факту впливу іонізуючого випромінювання внаслідок великомасштабної радіаційної аварії на ядерному реакторі у ранній, найбільш радіочутливий період розвитку головного мозку людини. Крім того, визначається саме коли відбулося опромінення у внутрішньоутробний період, чи протягом 0-1 рік на момент впливу іонізуючого випромінювання. Технічною задачею є створення способу біологічного ретроспективного визначення опромінення людини у ранній період розвитку головного мозку людини (пренатальний і у 0-1 роки на момент впливу радіації) на підставі результатів об'єктивних нейропсихіатричних і молекулярно-біологічних досліджень, який враховує сучасні уявлення щодо патогенезу радіаційного ураження головного мозку, що розвивається, досягнень молекулярної нейропсихіатрії, а також отримані залежності із радіаційними дозами. Технічна задача вирішується за рахунок того, що у пацієнта розраховують показник вірогідності опромінення у ранні періоди розвитку головного мозку (ND) за формулою : ND  163  0,08X1  0,06X2  0,05X3  0,14X4  0,03X5  0,06X6  , 0,05X7  0,09X8  0,08X9  0,09X10  0,09X11  0,09X12 , де ND - показник вірогідності опромінення у ранні періоди розвитку головного мозку, X1 - когнітивні порушення, 2 UA 106419 C2 X 2 - загальний рівень психопатології, X3 - самооцінка здоров'я, X 4 - посттравматичні стресові розлади, X5 - депресія, 5 X 6 - різниця між невербальним і вербальним коефіцієнтами інтелектуальності, X7 - відносна потужність дельта-діапазону електричної активності головного мозку в лівій 10 лобній ділянці, X8 - абсолютна потужність дельта-діапазону електричної активності головного мозку в лівій скроневій ділянці, X9 - відсоток CD3+CD16+CD56+ клітин у периферичній крові, X10 - експресія білка CD38 на клітинах периферичної крові, X11 - відсоток CD34 стовбурових клітин у периферичній крові, X12 - відсоток BCL2+ клітин у периферичній крові. 15 20 При значенні ND≥35 вірогідність опромінення головного мозку людини, яке відбулося на етапах раннього періоду розвитку, висока; при значеннях ND у діапазоні [>30 -