低剂量辐射对恶性肿瘤患者自体CIK细胞免疫功能影响的实验研究

目的 观察低剂量辐射对恶性肿瘤患者自体CIK细胞增殖、表型和杀伤活性的影响,为临床应用CIK细胞过继免疫治疗提供依据。方法 取10例恶性肿瘤患者外周血,常规分离出单个核细胞,用不同细胞因子培养诱导CIK细胞。培养10 d后,以30、50、80、100和200 mGy X射线照射,24 h后采用³H-TdR掺入法检测对CIK细胞增殖的影响;流式细胞术检测对CD3+CD56+表型CIK细胞百分率的影响;³H-TdR释放法检测对其杀伤活性的影响。采用³H-TdR释放法检测80 mGy X射线照射对自体CIK细胞在12、24、48和72 h杀伤活性的影响,及80 mGy连续照射3 d对CIK细胞杀伤活性的影响。结果 CIK细胞增殖活性与对照组(0 mGy)相比均有明显增高(t =2.2、3.5、3.3和2.2, P ＜0.05)。50、80和100 mGy组的CD3+CD56+细胞的百分率均有显著性增高(t =2.3、4.2和2.4, P ＜0.05)。CIK细胞接受LDI,80 mGy组和100 mGy组与对照组(0 mGy)相比,CIK细胞杀伤活性均有显著性增高(t =3.3和2.3, P ＜0.05)。80 mGy照射后24 h,CIK细胞的杀伤活性出现高峰,为(54.2±5.0)%(t =3.2, P ＜0.01),48和72 h下降到正常水平。80 mGy连续照射3 d,24和48 h CIK细胞杀伤活性分别为(55.2±5.3)%和(61.9±4.4)%,72 h达到最高水平为(67.2±5.7)%(t =2.6、4.7和5.7, P ＜0.05)。结论 低剂量辐射对肿瘤患者CIK细胞显示兴奋效应,具有临床应用前景。     

miR-27b-3p通过靶向PLK2促进乳腺癌细胞的辐射抵抗

目的 研究miR-27b-3p对乳腺癌细胞辐射抵抗的影响。方法 通过检索基因表达（GEO）数据库，筛选分析miR-27b-3p在正常乳腺组织和乳腺癌组织中的表达水平。利用实时荧光定量PCR技术分析其在不同乳腺癌细胞系中的表达水平。通过细胞克隆形成、免疫荧光和5-乙炔基-2''-脱氧尿苷（EDU）检测技术评价miR-27b-3p对乳腺癌细胞辐射抵抗作用。采用荧光素酶报告基因技术确定miR-27b-3p的靶基因PLK2，并在乳腺癌细胞中进一步验证miR-27b-3p的辐射抵抗作用。结果 与正常乳腺组织和细胞相比，miR-27b-3p在乳腺癌组织（t=2.99，P<0.01）和乳腺癌细胞中表达水平显著上调（t=21.21、32.88，P<0.05）。尤其在抗辐射细胞MCF-7R中升高更加明显（t=25.63，P<0.05）。过表达miR-27b-3p增强了MCF-7细胞的克隆形成能力（t=10.32，P<0.05），且随着辐照剂量的增加，miR-27b-3p对MCF-7增殖能力的保护效应逐渐凸显（t=8.77、8.26、8.03，P<0.05）；干扰miR-27b-3p则抑制MCF-7R细胞克隆形成数（t=40.00，P<0.05），且随着辐照剂量的增加，进一步削弱了MCF-7R细胞的增殖能力（t=8.54、8.32、8.23，P<0.05）。报告基因实验结果表明，PLK2是miR-27b-3p的直接靶标。过表达PLK2抑制了miR-27b-3p介导的乳腺癌细胞辐射抵抗（MCF-7：t=9.66，P<0.05；MCF-7R：t=6.42，P<0.05）。结论 miR-27b-3p可通过靶向PLK2提高乳腺癌细胞的辐射抗性。     

二甲双胍对不同雌激素受体状态乳腺癌细胞的放射增敏作用及其机制研究

目的 探讨二甲双胍对不同雌激素受体（ER）状态乳腺癌细胞MCF-7和MDA-MB-231是否具有放射增敏作用,并对其机制进行初步探索。方法 取指数生长期的人乳腺癌细胞MCF-7和MDA-MB-231,分为对照组、二甲双胍组、单纯照射组和二甲双胍联合照射组。采用MTT法测定二甲双胍对细胞的增殖抑制作用;克隆形成实验评估二甲双胍对乳腺癌细胞的放射增敏作用;碘化丙啶（PI）染色法检测细胞周期;Hoechst 33342染色法检测细胞凋亡率;Western blot法检测各组p-AMPK、p-mTOR蛋白的表达情况。结果 不同浓度二甲双胍对这两种细胞均具有明显的增殖抑制作用,且呈剂量依赖性。在乳腺癌细胞MCF-7和MDA-MB-231中,二甲双胍联合照射组的D_q、D₀和SF₂值均较单纯照射组明显降低（MCF-7：t=9.305、14.528、13.708,P<0.05;MDA-MB-231：t=19.560、16.893、36.048,P<0.05）,放射增敏比（SER_D0）分别为1.29和1.21。二甲双胍联合照射组与单纯照射组相比,G₂/M期阻滞更明显（t=6.103、38.431,P<0.05）,增加了放射诱导的细胞凋亡（t=9.143、14.561,P<0.05）。在MCF-7细胞中,二甲双胍联合照射组p-AMPK的表达明显高于其他处理组（t=35.194、8.647、10.316,P<0.05）,但在MDA-MB-231细胞中,p-AMPK的表达未见明显变化（P>0.05）;而对p-mTOR蛋白的抑制作用在这两种细胞中均可见到,差异有统计学意义（MCF-7：t=80.133、31.820、11.308,P<0.05;MDA-MB-231：t=12.436、15.757、8.402,P<0.05）。结论 二甲双胍对不同ER状态乳腺癌细胞（MCF-7和MDA-MB-231）均有放射增敏作用,其作用机制可能是通过激活AMPK或非AMPK依赖的途径,抑制mTOR信号级联通路,以及增加细胞G₂/M期阻滞,诱导细胞凋亡等途径实现的。     

Tat-SmacN7对人乳腺癌细胞系的放射增敏作用

目的 观察Tat-SmacN7对人乳腺癌SK-BR-3细胞放射敏感性的影响并探讨其机制。方法 取对数生长期乳腺癌SK-BR-3细胞,分为对照组、γ射线照射组、Tat-SmacN7组和Tat-SmacN7联合γ射线照射组（联合组）。MTT法检测Tat-SmacN7对SK-BR-3细胞的毒性;克隆形成实验检测Tat-SmacN7的存活分数;单击多靶模型拟合细胞存活曲线并计算放射增敏比（SER）;流式细胞术检测Tat-SmacN7联合γ射线照射对细胞凋亡的影响;Western blot法检测细胞凋亡抑制蛋白XIAP和cIAP-1蛋白表达水平。结果 Tat-SmacN7随浓度升高对SK-BR-3细胞的增殖抑制率增大,药物浓度与细胞增殖率呈正相关（r=0.924,P<0.05）,IC₅₀为（62.62±1.19）μmol/L,IC₂₀为（5.66±0.67）μmol/L;5 μmol/L Tat-SmacN7能增加SK-BR-3细胞的放射敏感性,联合组与照射组放射增敏比为1.48;6 Gy γ射线照射后48 h,联合组凋亡率显著高于照射组（t=7.01,P<0.05）;与对照组相比,Tat-SmacN7组XIAP表达水平降低,联合组XIAP和cIAP-1蛋白表达水平均降低。结论 Tat-SmacN7通过促进人乳腺癌细胞SK-BR-3细胞的凋亡,增加其辐射敏感性,这一特性与XIAP的表达有关。     

聚腺苷二磷酸核糖聚合酶抑制剂对乳腺癌细胞放射敏感性的影响及其机制研究

目的 观察聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(PARP)抑制剂尼拉帕利及帕米帕利对乳腺癌MCF-7及MDA-MB-436细胞放射敏感性的影响,并对其机制进行探讨。方法 将乳腺癌MCF-7及MDA-MB-436细胞分为空白对照组、尼拉帕利组、帕米帕利组、单纯照射组、尼拉帕利联合照射组、帕米帕利联合照射组。CCK-8法检测药物对细胞增殖的影响,克隆形成实验检测药物对细胞放射敏感性的影响,流式细胞术分析药物联合照射对细胞周期和凋亡的影响,免疫荧光法检测细胞内γ-H2AX焦点数量的变化,qPCR法及Western blot实验检测细胞中FANCG、Bax、Bcl-2 mRNA及蛋白的表达。结果 尼拉帕利及帕米帕利均能抑制乳腺癌MCF-7及MDA-MB-436细胞的增殖,呈时间-剂量依赖性。随着照射剂量的增加,两种细胞的放射生物学参数D₀、D_q、SF₂逐渐减小,而放射增敏比SER_D0、SER_Dq逐渐增大。尼拉帕利联合照射组及帕米帕利联合照射组与空白对照组相比,G₂/M期比例增加(t_MCF-7=41.66、44.08,P<0.05;t₄₃₆=24.69、18.91,P<0.05); G₀/G₁期比例减少(t_MCF-7=8.67、29.61,P<0.05;t₄₃₆=26.39、29.12,P<0.05);细胞凋亡率显著增加(t_MCF-7=11.17、11.71,P<0.05;t₄₃₆=42.68、15.89,P<0.05)。与空白对照组相比,MCF-7细胞的单纯照射组、尼拉帕利联合照射组在射线照射后2 h,细胞核内γ-H2AX焦点数量显著增加(t=8.89、21.72,P<0.05);照射后24 h单纯照射组细胞核内γ-H2AX焦点数量基本恢复照射前水平,而尼拉帕利联合照射组细胞核内γ-H2AX焦点数量仍大量存在(t=8.82,P<0.05)。 尼拉帕利联合照射组与空白对照组比较,MCF-7细胞的FANCG、Bcl-2 mRNA表达明显减少(t_FANCG=14.07,P<0.05;t_Bcl-2=29.21,P<0.05);Bax mRNA表达明显增多(t=8.90,P<0.05);与空白对照组相比,尼拉帕利联合照射组MCF-7细胞的FANCG、Bcl-2蛋白水平显著下降(t_FANCG=7.09,P<0.05;t_Bcl-2=10.24,P<0.05);Bax蛋白水平显著升高(t=2.90,P<0.05)。结论 PARP抑制剂尼拉帕利及帕米帕利能增加乳腺癌MCF-7及MDA-MB-436细胞的放射敏感性,其机制可能与下调FA-BRCA通路中FANCG的表达,调节凋亡相关基因,抑制DNA损伤修复有关。     

雌激素受体诱导乳腺癌细胞辐射抗性的机制研究

目的 探讨雌激素受体(ESR1)对乳腺癌细胞辐射抗性的影响及分子机制。方法 在雌激素受体阴性乳腺癌细胞中转染ESR1过表达质粒(过表达对照vector组、过表达ESR1 OE组),在雌激素受体阳性乳腺癌细胞中通过慢病毒转染方法构建稳定敲低ESR1(敲低对照shNC组、敲低shESR1组)的细胞模型,采用实时荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)和免疫印迹方法检测自噬相关基因mRNA(ATG5)和蛋白表达水平(LC3B-I、LC3B-II、P62、FIP200、ATG5、ATG7、ATG12、Beclin1、ULK1);在8 Gy X射线的电离辐射处理下,免疫印迹法检测自噬通量;采用流式细胞术检测细胞死亡;采用集落形成实验检测乳腺癌细胞辐射敏感性(未照射sham组、照射IR组、电离辐射联合铁死亡抑制剂处理Fer-1+IR组、电离辐射联合凋亡抑制剂处理Z-VAD+IR组、电离辐射联合自噬抑制剂处理CQ+IR组);用台盼蓝染色检测自噬基因敲低和过表达细胞模型以及雌激素受体抑制剂他莫昔芬(TAM)与电离辐射联合治疗下乳腺癌细胞的死亡率(他莫昔芬未处理TAM-组、他莫昔芬处理TAM+组)。结果 在8 Gy X射线照射后24 h处理条件下,雌激素受体阳性乳腺癌ZR75细胞ESR1的敲低促进细胞死亡(t=3.49、3.13, P < 0.05),而雌激素受体阴性乳腺癌MDA-MB-231细胞ESR1的过表达抑制细胞死亡(t=4.16、7.48, P < 0.05);与单纯照射相比,自噬抑制剂氯喹的处理后增加了敲低ESR1的ZR75细胞集落形成数量(t=8.49, P < 0.05), 抑制自噬可以减少沉默ESR1所致的ZR75细胞死亡。在电离辐射处理下,MDA-MB-231细胞过表达ESR1促进了细胞保护性自噬;ZR75细胞敲低ESR1后细胞保护性自噬降低。在ZR75细胞中敲低ATG5发现自噬降低,细胞死亡增加(t=4.19、6.39, P < 0.05),而在ZR75中过表达ATG5可以逆转因敲低ESR1导致的细胞死亡增加(t=1.70、4.65, P < 0.05)。化疗药物他莫昔芬处理雌激素受体阳性乳腺癌细胞ZR75后发现自噬基因ATG5、ATG12的表达下降,自噬抑制,细胞死亡增加(t=18.70, P < 0.05),电离辐射处理促进了这一进程(t=16.82, P < 0.05)。结论 雌激素受体ESR1通过增加ATG5自噬相关蛋白,促进雌激素受体阳性乳腺癌细胞的保护性自噬,从而导致雌激素受体阳性乳腺癌细胞的辐射抵抗,化疗药物他莫昔芬联合电离辐射治疗增加了雌激素受体阳性乳腺癌细胞的辐射敏感性。     

电离辐射诱导结肠癌细胞自噬以及自噬在辐射中的作用

目的 观察辐射诱导结肠癌SW480细胞发生自噬的情况,以及自噬在辐射中的作用。方法 采用透射电镜观察细胞超微结构,免疫荧光观察自噬泡,蛋白质免疫印迹法检测LC3水平,MTT检测细胞增殖情况,Tanswell小室观察细胞的侵袭,划痕实验观察细胞迁移。结果 重离子与X射线辐射能够诱导SW480细胞发生自噬,且自噬水平随辐射剂量的增加而增加(F=458.526,P<0.05);雷帕霉素(rapamycin, RAPM)能够诱导SW480细胞发生自噬,联合照射时,具有协同作用(F=189.393,P<0.05);氯喹(chloroquine,CQ)能够抑制辐射所诱导的SW480细胞发生的自噬;单纯照射组、照射联合RAPM组细胞的侵袭力、迁移力及活性减弱(F=194.692、629.917、302.903,P<0.05);辐射与CQ联合处理组细胞的侵袭力、迁移力及活性增强(F=194.692、629.917、302.903,P<0.05)。结论 电离辐射可诱导结肠癌SW480细胞发生自噬,自噬对细胞有杀伤作用。     

电离辐射对小鼠胸腺Th17细胞相关细胞因子的影响

目的 通过研究电离辐射对小鼠胸腺Th17细胞相关细胞因子的影响,探讨高、低剂量辐射诱导不同的免疫效应中Th17细胞功能。方法 将健康ICR小鼠按随机数字表法分为健康对照组、低剂量照射组(0.05、0.075 Gy)和高剂量照射组(0.5、1.0、2.0、4.0 Gy)探讨剂量-效应关系,用X射线深部治疗机进行不同剂量的全身照射,于照射后24 h处死。同时,探讨时间-效应关系,即分为健康对照组、低剂量照射组(0.075 Gy)和高剂量照射组(2.0 Gy),于照射后12、24、48 h处死,取胸腺组织制备成组织匀浆,ELISA法检测小鼠胸腺细胞中白介素-17a(IL-17a)与白介素-21(IL-21)的浓度。结果 在时间-效应结果中,与健康对照组相比,0.075 Gy照射组胸腺细胞IL-17a和IL-21分泌量呈下降趋势,其分泌量于48 h降到最低(t=3.85、4.73,P<0.05);而2.0 Gy照射组均呈大幅度上升趋势,其分泌量在48 h达到最高(t=-6.74、-6.19,P<0.05);在剂量-效应结果中,与健康对照组相比,较低剂量照射组胸腺细胞IL-17a与IL-21分泌量下降,在0.05 Gy最低(t=8.39、16.45,P<0.05);较高剂量照射组胸腺细胞的分泌量上升,在4.0 Gy时升至最高(t=-15.60、-18.62,P<0.05)。结论 高剂量辐射可以诱导小鼠胸腺细胞IL-17a与IL-21分泌量的增加,而低剂量辐射使其下降,表明Th17细胞相关的细胞因子在低剂量辐射诱导的免疫功能增强效应和高剂量辐射诱导免疫抑制效应中起着重要的作用。     

低剂量辐射适应性反应对辐射诱发小鼠胸腺淋巴瘤的影响

目的 探讨低剂量辐射对致癌剂量辐射诱发小鼠胸腺淋巴瘤的影响及其免疫学机理。方法 采用4次1.75GyX射线全身照射C57BL/6J小鼠诱发胸腺淋巴瘤模型, 观察不同剂量照后6个月小鼠胸腺淋巴瘤发生率, 照后1个月脾脏NK细胞毒活性、IL-2和γIFN分泌活性、腹腔巨噬细胞吞噬功能及其TNFα分泌活性以及胸腺细胞分化的变化。结果 每次1.75Gy照射前6h或12h接受25mGy或75mGy全身照射均可降低胸腺淋巴瘤发生率, 且预先接受75mGy全身照射的作用效果更为明显; 每次1.75Gy照射前12h接受75mGy照射小鼠, 上述免疫指标均比单纯1.75Gy照射组增强, 且多数指标接近假照射组; 其胸腺CD4^-CD8^-和CD4^-CD8⁺细胞较单纯1.75Gy照射组减少、CD4⁺CD8⁺细胞增多。结论 低剂量辐射可诱导辐射诱发胸腺淋巴瘤适应性反应, 对致癌剂量辐射诱发小鼠胸腺淋巴瘤有抑制作用, 其抑制作用的免疫学机理可能与低剂量辐射的免疫增强效应及诱导的免疫学适应性反应, 减轻致癌剂量辐射对机体免疫功能的损伤, 使胸腺淋巴瘤前体细胞在形成胸腺淋巴瘤之前被免疫系统清除有关。     

miR-101对宫颈癌HeLa细胞辐射敏感性的影响和机制研究

目的 研究microRNA101（miR-101）对体外培养的人宫颈癌HeLa细胞辐射敏感性的影响及其作用机制。方法 实验设为3组,分别为空白对照组、阴性对照组和实验组。采用160 kVp X射线照射细胞,吸收剂量率为1.15 Gy/min。实时定量PCR（qRT-PCR）法检测miR-101的过表达情况;克隆形成实验检测miR-101对HeLa细胞辐射敏感性的影响;γ-H2AX免疫荧光法检测细胞DNA双链断裂,Western blot实验观察ATM和DNA-PKcs蛋白表达量变化。结果 转染48 h后,实验组的细胞与空白对照组相比,miR-101的表达量明显增加（t=14.16,P<0.05）。过表达miR-101的HeLa细胞存活率明显降低（t=10.75,P<0.05）。miR-101能增加HeLa细胞的辐射敏感性（F=7.72,P<0.05）,辐射增敏比为1.29。γ-H2AX免疫荧光显示,miR-101能抑制辐照后细胞DNA损伤修复。过表达miR-101的HeLa细胞与对照组相比,ATM和DNA-PKcs蛋白表达量明显减少。结论 miR-101 mimic对HeLa细胞的生长有抑制作用。miR-101过表达能增加HeLa细胞的辐射敏感性,miR-101通过抑制辐照后DNA损伤修复提高辐射敏感性。     

树突状细胞与细胞因子诱导的杀伤细胞共培养后对人肝癌细胞株HEP-3杀伤活性的研究

 目的 研究树突状细胞(DC)与细胞因子诱导的杀伤细胞(CIK)共培养后增殖活性、表型的变化和其对人肝癌细胞株HEP-3杀伤活性的影响.方法 分离外周血单个核细胞(PBMC),经不同细胞因子作用后定向分化成DC和CIK细胞,将收获的DC与CIK共培养3d,以流式细胞仪检测CIK 细胞膜表面分子表达,MTT 法检测共培养后CIK细胞对HEP-3杀伤活性的变化.结果 CIK与DC 共培养3d 后增殖活性开始显著提高,与DC共培养的CIK较单独培养的CIK具有更强的杀瘤活性.结论 共培养后DC能够促进CIK增殖,提高其对肝癌细胞的杀伤活性,为指导临床应用DC与CIK联合治疗原发性肝癌提供了实验依据.     

Transcriptomic profiling suggests a role for IGFBP5 in premature senescence of endothelial cells after chronic low dose rate irradiation

Abstract

Purpose: Ionizing radiation has been recognized to increase the risk of cardiovascular diseases (CVD). However, there is no consensus concerning the dose-risk relationship for low radiation doses and a mechanistic understanding of low dose effects is needed.

Material and methods: Previously, human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) were exposed to chronic low dose rate radiation (1.4 and 4.1 mGy/h) during one, three and six weeks which resulted in premature senescence in cells exposed to 4.1 mGy/h. To gain more insight into the underlying signaling pathways, we analyzed gene expression changes in these cells using microarray technology. The obtained data were analyzed in a dual approach, combining single gene expression analysis and Gene Set Enrichment Analysis.

Results: An early stress response was observed after one week of exposure to 4.1 mGy/h which was replaced by a more inflammation-related expression profile after three weeks and onwards. This early stress response may trigger the radiation-induced premature senescence previously observed in HUVEC irradiated with 4.1 mGy/h. A dedicated analysis pointed to the involvement of insulin-like growth factor binding protein 5 (IGFBP5) signaling in radiation-induced premature senescence.

Conclusion: Our findings motivate further research on the shape of the dose-response and the dose rate effect for radiation- induced vascular senescence.     

低水平全身照射抑制B16黑色素瘤血道肺转移的机理研究

探讨低水平照射抑制Ｂ１６黑色素瘤血道肺转移的机理。方法用１２５Ｉ标记Ｂ１６黑色素瘤细胞，观察了低剂量照射对小鼠体内Ｂ１６细胞的分布及清除率的影响。结果７．５ｃＧｙＸ射线单次全身照射后，小鼠肺各时相对肿瘤细胞清除率较对照组有明显提高（Ｐ＜０．０１），存留于血、肺、肝、脾中的标记肿瘤细胞量减少；与此同时，照后２４小时检测小鼠免疫功能发现，小鼠脾细胞ＮＫ活性、淋巴细胞转化率（ＬＴＲ）及巨噬细胞（Ｍ）吞噬功能明显增强。结论７．５ｃＧｙＸ射线照射可通过增强ＮＫ细胞、巨噬细胞吞噬功能而加速肺内肿瘤细胞的清除率     

小剂量X射线照射对人树突状细胞抗原递呈及白介素-12分泌的影响

目的 探讨小剂量x射线照射对体外不同培养时间的人外周血树突状细胞( dendritic cell,DC)抗原递呈及白介素-12(IL-12)分泌的影响.方法 分离人外周血单个核细胞(PBMC),以人粒-巨细胞集落刺激因子(GM-CSF)及IL-4等诱导分化成DC.实验分为3组,A组:DC培养至第2天接受X射线照射;B组:DC培养至第6天接受X射线照射,A、B组受照剂量均为0.05、0.1、0.2和0.5 Gy;C组:即对照组,为同期培养的未受X射线照射的DC细胞.各组DC培养至第8天时,以DC致敏T 细胞,CCK-8( cell counting kit-8)法检测混合淋巴细胞反应(mixed lymphocyte reaction,MLR),以评估抗原递呈能力;MTT法检测致敏T细胞杀伤人肺腺癌A549细胞;酶联免疫吸附试验( ELISA)检测DC细胞培养液中IL-12水平.结果 0.2、0.5 Gy照射后的DC抗原递呈能力,A组显著低于对照组(t =2.79和3.71,P＜0.05),B组显著高于对照组(t=3.60和3.11,P＜0.05);检测致敏T细胞对人肺腺癌A549细胞的增殖抑制能力,与对照组相比,A组抑制A549增殖能力减弱(t =2.89和2.91,P＜0.05),B组抑制A549增殖能力明显增强(t=2.91和2.82,P＜0.05);A组IL-12分泌量下降(t=4.44和6.93,P＜0.05),而B组明显上升(t=3.51和4.12,P＜0.05).结论 DC在培养早期阶段接受0.5 Gy以下的X射线照射,会降低抗原递呈能力及致敏T细胞杀伤A549能力,在培养阶段的后期给予此剂量照射则会增强.     

Chromosome aberrations determined by sFISH and G-banding in lymphocytes from workers with internal deposits of plutonium

Purpose: To examine the influence of α-particle radiation exposure from internally deposited plutonium on chromosome aberration frequencies in peripheral blood lymphocytes of workers from the Sellafield nuclear facility, UK. Materials and methods: Chromosome aberration data from historical single colour fluorescence in situ hybridization (sFISH) and Giemsa banding (G-banding) analyses, together with more recent sFISH results, were assessed using common aberration analysis criteria and revised radiation dosimetry. The combined sFISH group comprised 29 men with a mean internal red bone marrow dose of 21.0 mGy and a mean external γ-ray dose of 541 mGy. The G-banding group comprised 23 men with a mean internal red bone marrow dose of 23.0 mGy and a mean external γ-ray dose of 315 mGy. Results: Observed translocation frequencies corresponded to expectations based on age and external γ-ray dose with no need to postulate a contribution from α-particle irradiation of the red bone marrow by internally deposited plutonium. Frequencies of stable cells with complex aberrations, including insertions, were similar to those in a group of controls and a group of workers with external radiation exposure only, who were studied concurrently. In a similar comparison there is some suggestion of an increase in cells with unstable complex aberrations and this may reflect recent direct exposure to circulating lymphocytes. Conclusions: Reference to in vitro dose response data for the induction of stable aberrant cells by α-particle irradiation indicates that the low red bone marrow α-particle radiation doses received by the Sellafield workers would not result in a discernible increase in translocations, thus supporting the in vivo findings. Therefore, the greater risk from occupational radiation exposure of the bone marrow resulting in viable chromosomally aberrant cells comes from, in general, much larger γ-ray exposure in comparison to α-particle exposure from plutonium.     

Automated scoring of dicentric chromosomes differentiates increased radiation sensitivity of young children after low dose CT exposure in vitro

Purpose: Automated detection of dicentric chromosomes from a large number of cells was applied to study age-dependent radiosensitivity after in vitro CT exposure of blood from healthy donors.

Materials and methods: Blood samples from newborns, children (2–5 years) and adults (20–50 years) were exposed in vitro to 0 mGy, 41 mGy and 978 mGy using a CT equipment. In this study, automated scoring based on 13,000–31,000 cells/dose point/age group was performed. Results for control and low dose points were validated by manually counting about 26,000 cells/dose point/age group.

Results: For all age groups, the high number of analyzed cells enabled the detection of a significant increase in the frequency of radiation induced dicentric chromosomes in cells exposed to 41 mGy as compared to control cells. Moreover, differences between the age groups could be resolved for the low dose: young donors showed significantly increased risk for induced dicentrics at 41 mGy compared to adults.

Conclusions: The results very clearly demonstrate that the automated dicentric scoring method is capable of discerning radiation induced biomarkers in the low dose range (<100 mGy) and thus may open possibilities for large-scale molecular epidemiology studies in radiation protection.     

Relative biological effectiveness of mammography X-rays at the level of DNA and chromosomes in lymphocytes

Abstract

Purpose: In many countries, breast cancer screening programs based on periodic mammography exist, giving a large group of women regularly a small dose of ionizing radiation. In order to assess the benefit/risk ratio of those programs the relative biological effectiveness (RBE) of mammography X-rays needs to be determined.

Materials and methods: Blood of five healthy donors was irradiated in vitro with 30 kV X-rays and ⁶⁰Co γ-rays with doses between 5 and 2000 mGy. The phosphorylated histone subtype H2A isoform X-foci (γH2AX-foci) technique was used to quantify the number of DNA double-strand breaks (DSB) after irradiation. Chromosomal damage resulting from non- or misrepaired DNA DSB was quantified with the micronucleus (MN)-assay and the sensitivity was improved by counting only centromere negative micronuclei (MNCM?).

Results: The threshold detection dose obtained with the γH2AX-foci test was 10 mGy for mammography X-rays compared to 50 mGy for γ-rays. With the MN-assay respectively MN-centromere-assay threshold detection doses of 100, respectively, 50 mGy were obtained for mammography X-rays compared to 200 respectively 100 mGy for γ-rays. An RBE of 1.4 was obtained with the γH2AX-foci assay. With the MN-assays low-dose RBE values between 3 and 4 were determined.

Conclusion: Our results indicate that exposure to mammography X-rays resulted in a modest increase in the induction of DSB compared to γ-rays. However, due to the higher linear energy transfer (LET) of mammography X-rays more clustered DNA damage is produced that is more difficult to repair and results in a more pronounced increase in micronucleus formation.