富氢水对电离辐射引起胸腺细胞损伤的影响

目的 探讨富氢水对6 Gy照射小鼠胸腺细胞内活性氧水平、细胞凋亡及DNA损伤程度的影响。 方法 实验分为对照组、6 Gy照射组、6 Gy照射+富氢水组;对照组和6 Gy照射组小鼠照射前10 min灌胃正常饮用水0.5 ml,6 Gy照射+富氢水组小鼠灌富氢水0.5 ml,照射后连续灌胃,给予小鼠正常饮用水和富氢水7 d,于照射后4、7、15 d处死小鼠获取胸腺细胞。采用流式细胞术检测胸腺细胞内活性氧水平、凋亡细胞比例及磷酸化组蛋白H2AX（γ-H2AX）平均荧光强度。 结果 与对照组的小鼠比较,6 Gy照射组小鼠在照射后4、7、15 d胸腺细胞中的活性氧水平升高,早期凋亡细胞[AnnexinⅤ阳性、碘化丙啶（PI）阴性]和晚期凋亡细胞（AnnexinⅤ阳性、PI阳性）的细胞比例明显增加,γ-H2AX平均荧光强度增加。与6 Gy照射组小鼠相比,6 Gy照射+富氢水组小鼠的胸腺细胞中活性氧水平下降,早期凋亡和晚期凋亡的细胞比例降低,细胞内γ-H2AX平均荧光强度则是下降的,差异均具有统计学意义。 结论 富氢水可以有效减轻电离辐射引起的胸腺细胞损伤,为富氢水作为辐射损伤防护剂提供了实验依据。     

褪黑素对人结肠癌细胞辐射敏感性的影响

目的 分析褪黑素联合γ射线照射对体外和体内人结肠癌HCT 116细胞生长的影响,探讨褪黑素在人结肠癌HCT 116细胞辐射敏感性中的作用。 方法 将人结肠癌HCT 116细胞分为4组,即:空白对照组（不给予任何处理）、褪黑素组（给予褪黑素,给药浓度为1 mmol/L,给药时间为2 h）、照射组（接受6 Gy γ射线照射）及褪黑素+照射组（在照射前2 h给予褪黑素,给药浓度为1 mmol/L,然后接受6 Gy γ射线照射）。体外实验:人结肠癌HCT 116细胞分别进行2、4、6、8 Gy照射,采用克隆形成实验检测细胞的增殖能力;人结肠癌HCT 116细胞进行6 Gy照射,采用流式细胞术检测24 h后细胞周期以及24 h和48 h后细胞的凋亡;采用彗星实验检测2 h后细胞DNA的损伤。体内实验:将人结肠癌HCT 116细胞接种于裸鼠体内建立肿瘤模型,检测结肠癌瘤体体积和瘤体质量的变化并计算抑瘤率。两组间比较采用t检验。 结果 ①体外实验:照射前给予褪黑素处理的人结肠癌HCT 116 细胞的克隆形成数目明显少于对照组,差异有统计学意义（t=3.83,P=0.005）;褪黑素+照射组停留在G₂期的人结肠癌HCT 116细胞比例显著增加（53.04%±4.67%）,与照射组（42.83%±7.10%）和褪黑素组（12.95%±0.96%）相比,差异均有统计学意义（t=2.94、20.66,P=0.017、P<0.01）;褪黑素+照射组在处理后24 h和 48 h大量人结肠癌HCT 116细胞发生细胞凋亡,凋亡率分别达到（12.15±0.41）%和（30.57±1.91）%,与照射组（9.00%±0.70%、8.69%±0.71%）和褪黑素组（3.03%±0.42%、12.56%±0.89%）相比,差异均有统计学意义（t=7.46、17.75、29.12、14.80,均P<0.01）;褪黑素+照射组HCT 116细胞的尾部DNA含量、尾长、尾矩和Olive尾矩均明显高于照射组（t=4.72、4.16、4.74、4.50,均P<0.01）和褪黑素组（t=20.27、22.80、13.81、18.85,均P<0.01）,差异均有统计学意义。②体内实验:褪黑素+照射组结肠癌生长速度减慢,到处理后的第15天肿瘤体积明显小于照射组和褪黑素组,差异有统计学意义（t=3.51、2.72, P=0.006、P=0.021）;褪黑素+照射组抑瘤率最高（54.7%±8.0%）,远远高于照射组和褪黑素组（t=7.50、4.12,均P<0.01）。 结论 褪黑素联合辐射对人结肠癌细胞生长有显著的抑制效应,提高了细胞对γ射线辐射的敏感性。     

γ射线胸部照射小鼠早期肺组织的免疫细胞反应

目的 探索γ射线胸部照射小鼠早期肺组织免疫相关T淋巴细胞反应。 方法 将112只C57BL/6 雄性小鼠[6~8 周龄,（20±2） g]采用随机数字表法随机分为14组（照射组和对照组各7组）,每组8只。照射组小鼠进行单次20 Gy 60Co γ射线胸部照射,分别在照射后第3 、12 小时和第1 、2 、3 、7 、14 天用流式细胞仪检测肺组织的白细胞、T淋巴细胞（CD3+）及其CD4+和CD8+亚群、调节性T细胞（Treg）等免疫细胞比例的变化。两组间比较采用 t 检验。 结果 照射后的小鼠肺组织白细胞显著降低（t=3.446~7.781,均P<0.01）;CD3+T细胞在照射后早期（第3小时至第2天）降低明显（t=4.413~15.430,均P<0.01）;Treg （CD4+CD25+Foxp3+）显著升高（t=2.813~4.406,均P<0.05）;CD4+在照射后早期（第3小时和第12小时）减少（t=5.019、4.912,均P<0.01）,1 d后恢复至对照组水平;CD8+在照射后早期（第3小时和第12小时）无明显变化,第1天和第3天降低明显（t=6.736、4.738,均P<0.01）,第7 天后升高（t=7.537、3.903,均P<0.01）;CD4+/CD8+比值在照射后12 h内降低（t=5.624、4.083,均P<0.01）,第1天和第3天升高明显（t=13.410、5.702,均P<0.01）,但7 d后又下降（t=5.505、3.928,均P<0.01）。 结论 胸部照射小鼠早期肺组织免疫相关细胞呈现各种不同变化,这可能与辐射导致免疫细胞损伤以及机体应激反应产生的免疫应答有关。     

肺癌细胞A549和H460对137Cs γ射线辐射敏感性差异的研究

目的研究肺癌细胞A549和H460对137Cs γ射线的辐射敏感性差异及核因子E2相关因子2（Nrf2）蛋白含量的差异。方法使用2、4、6 Gy 137Cs γ射线照射A549和H460细胞;1、2、4、6 Gy 137Cs γ射线照射H460细胞,用克隆形成法检测细胞增殖能力,单细胞凝胶电泳检测细胞DNA损伤修复情况,casp_1.2.3b1彗星分析软件分析olive尾距值和尾部DNA含量,蛋白质印迹法检测Nrf2蛋白表达量。克隆形成率、olive尾距值和尾部DNA含量采用独立样本t检验进行比较。结果经2、4、6 Gy 137Cs γ射线照射后,肺癌A549细胞的克隆形成率分别为（73.78±14.69）%、（42.26±3.19）%、（17.50±2.18）%;H460细胞的克隆形成率分别为（56.38±6.28）%、（23.82±8.25）%、（4.66±0.87）%,肺癌A549细胞克隆形成率高于H460细胞,且差异均有统计学意义（t=7.99,P=0.015;t=6.75,P=0.019;t=12.03,P=0.005）。4 Gy照射后2 h,肺癌H460细胞的olive尾距值（1.27±0.05）和尾部DNA含量（4.51±0.19）%明显高于A549细胞[0.68±0.04、（2.12±0.14）%],且差异均有统计学意义（t=8.69、10.30,均P < 0.05）。蛋白质印迹实验结果显示,肺癌A549比H460细胞系的Nrf2蛋白丰度高,照射后两种细胞中的Nrf2蛋白水平均升高,但肺癌A549细胞明显高于H460细胞。结论肺癌A549细胞系对137Cs γ射线的辐射抗性强于H460细胞系,这种辐射抗性差异可能与两种细胞系内Nrf2蛋白的含量相关。     

5-甲氧基色胺-α-硫辛酸盐对6.0 Gy受照小鼠造血系统的辐射防护作用

目的 探讨新化合物5-甲氧基色胺-α-硫辛酸盐（MLA）对亚致死剂量受照小鼠造血系统损伤的辐射防护作用。方法 将15只C57BL/6小鼠完全随机分为对照组、照射组和照射+MLA组。对照组接受假照射（0 Gy）,其余两组进行6.0 Gy全身137Cs γ射线照射。照射后2 h将照射+MLA组小鼠按10 mg/kg灌胃给药,持续给药3 d。待照射后30 d处死小鼠,取外周血和单侧骨髓细胞进行计数,检测骨髓细胞克隆形成能力、造血细胞活性氧以及烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸氧化酶4（NOX4）的表达。结果 与对照组比较,照射组小鼠骨髓有核细胞计数、粒细胞-单核细胞集落生成数量（CFU-GM）均明显下降（t=9.304、7.493,均P＜0.05）;骨髓细胞活性氧水平和NOX4表达显著升高（t=14.74、53.12,均P＜0.05）,且差异有统计学意义。与照射组相比,照射+ＭＬＡ组小鼠外周血WBC、CFU-GM显著升高（t=4.858、3.947,均P＜0.05）;骨髓细胞活性氧水平和NOX4表达显著下降（t=11.21、33.93,均P＜0.05）,且差异有统计学意义。结论 ＭＬＡ对辐射引起的造血系统损伤有一定的防护作用。     

ASTL抗体中和ASTL对人宫颈癌ME-180细胞放射敏感性的影响

目的 探讨龙虾肽酶样金属内肽酶（ASTL）抗体中和ASTL对人宫颈癌ME-180细胞放射敏感性的影响。 方法 培养人宫颈癌ME-180、HeLa细胞,根据细胞处理方法的不同,按以下方式进行分组。（1）将ME-180细胞分为4组:对照组、照射组（4 Gy）、ASTL抗体组、ASTL抗体+照射组（4 Gy）,采用5-乙炔基-2′脱氧尿嘧啶核苷（EdU）染色、3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐（MTT）实验检测每组细胞的增殖能力与存活情况,并于照射后0、24、48、72 h采用免疫荧光、Western blot实验检测ASTL在细胞中的定位情况。（2）将ME-180细胞分为2组:照射组、ASTL抗体+照射组,分别进行0、2、4、8 Gy照射,并采用克隆形成实验检测每组细胞的增殖能力。（3）将HeLa细胞分为2组:照射组、ASTL抗体+照射组,分别进行0、2、4、8 Gy照射,采用MTT实验检测细胞的存活情况。（4）将ME-180细胞分为2组:短发夹RNA对照组（sh-对照组）、短发夹RNA ASTL转染组（sh-ASTL组）,采用实时荧光定量聚合酶链反应（qRT-PCR）、Western blot实验检测蛋白激酶B（AKT）等靶基因的表达情况;同时,分别用0、5、10 nmoL/L的抗体处理ME-180细胞,采用Western blot实验检测抗体中和对靶基因表达情况的影响。（5）将ME-180细胞分为2组:对照组、照射组（4 Gy）,采用Western blot实验检测ASTL、AKT等靶基因的表达情况。以上照射均使用137Cs γ射线照射源,剂量率为1 Gy/min。组间比较采用独立样本 t检验。 结果 （1）EdU染色实验结果显示,与照射组相比,ASTL抗体+照射组（4 Gy）抑制了ME-180细胞的增殖,差异有统计学意义（t=9.25,P<0.05）;MTT实验结果显示,与照射组相比,ASTL抗体+照射组（4 Gy）在照射后24、48、72 h时,ME-180细胞生长速度明显降低,且差异均有统计学意义（t=5.17、10.32、14.27,均P<0.05)。免疫荧光、Western blot实验结果显示,4 Gy照射后24 h时,ME-180细胞中ASTL在细胞质的定位显著增加,照射后48~72 h,ASTL重新定位于细胞膜上。（2）克隆形成实验结果显示,与照射组相比,ASTL抗体+照射组能够抑制8 Gy照射后ME-180细胞的增殖,且差异有统计学意义（t=7.63,P<0.05）。（3）HeLa细胞MTT实验结果显示,与照射组相比,ASTL抗体+照射组能够降低2、4、8 Gy照射后HeLa细胞的存活率,且差异均有统计学意义（t=4.27、9.66、15.71,均P<0.05）。（4）qRT-PCR实验结果显示,ASTL干扰片段转入后,AKT的表达水平下调（t=13.94,P<0.05）,同时,Western blot实验结果表明,ASTL干扰或加入ASTL抗体能够降低AKT等靶基因的表达水平。（5）Western blot实验结果显示,与对照组相比,照射组（4 Gy）ASTL、AKT等靶基因的表达水平显著升高。 结论 人宫颈癌ME-180细胞的放射敏感性与ASTL的水平相关,ASTL抗体或sh-ASTL能够增强照射后ME-180细胞的放射敏感性。     

降低B7-H3蛋白对受照肺癌细胞A549细胞周期和凋亡的影响

目的观察用小干扰RNA（siRNA）敲降B7-H3蛋白的表达对人肺癌细胞A549的细胞周期和凋亡的影响。 方法培养人肺癌A549细胞,将B7-H3蛋白siRNA瞬时转染于A549细胞（称为siB7-H3转染组）。实验分为4组,即对照组、siB7-H3转染组、照射组、照射+siB7-H3转染组。采用137Cs γ射线一次性照射,照射剂量为4 Gy;用Western blotting法和实时定量PCR分别检测B7-H3蛋白和mRNA的表达;流式细胞仪检测细胞周期和细胞凋亡的改变。 结果与对照组相比,siB7-H3转染组的B7-H3蛋白水平明显降低,mRNA表达量也明显低于对照组且差异有统计学意义（t=-4.222,P=0.013）。siB7-H3转染组细胞的G0/G1期细胞阻滞,S和G2/M期细胞数量减少;与对照组相比,照射组出现轻微的G0/G1期阻滞和明显的G2/M期细胞阻滞,照射+siB7-H3转染组的G0/G1、G2/M期均有明显的阻滞。照射后48 h,与对照组相比,照射组细胞的坏死率和凋亡率明显升高,siB7-H3转染组和照射+siB7-H3转染组的坏死率和凋亡率均无明显改变。 结论降低肺癌A549细胞中B7-H3蛋白表达水平可明显增加辐射诱导的G0/G1期阻滞,从而提示B7-H3表达水平的改变可能通过调节G0/G1细胞周期检查点而对肺癌细胞放射敏感性产生重要的调节功能。     

姜黄素对非小细胞肺癌细胞A549和H460放射敏感性的影响

目的 探讨姜黄素对非小细胞肺癌（NSCLC）细胞A549和H460放射敏感性的影响,并探索长链非编码RNA（lncRNA）同源异型盒基因转录的反义基因间RNA（HOTAIR）在其中的调节机制。 方法 将培养的NSCLC细胞A549和H460根据处理方法的不同,采用4种方式进行分组。（1）分别将NSCLC细胞A549和H460分为6组:0、15、30、60、120和240 μmol/L姜黄素组,采用细胞计数试剂盒8（CCK-8）实验检测各组细胞的增殖活力;（2）分别将NSCLC细胞A549和H460分为8组:0、2、4、6 Gy γ射线照射组及其与30 μmol/L姜黄素联合组,采用CCK-8实验和平板克隆形成实验检测各组细胞的增殖活力;（3）将NSCLC细胞A549分为4组:空白对照组、30 μmol/L姜黄素组、4 Gy γ射线照射组和30 μmol/L姜黄素+4 Gy γ射线照射联合组,采用实时定量聚合酶链反应（qRT-PCR）实验检测各组细胞中5种促癌lncRNA和5种抑癌lncRNA的表达情况;（4）将NSCLC细胞A549分为6组:空白对照组、30 μmol/L姜黄素组、30 μmol/L姜黄素+lncRNA HOTAIR过表达组、4 Gy γ射线照射组、4 Gy γ射线照射+30 μmol/L姜黄素联合组和4 Gy γ射线照射+30 μmol/L姜黄素+lncRNA HOTAIR过表达组,采用CCK-8实验和平板克隆形成实验检测各组细胞的增殖活力。采用学生t检验进行统计学分析。 结果 （1）CCK-8实验结果显示,不同浓度的姜黄素处理可以剂量和时间依赖的方式降低NSCLC细胞A549和H460的增殖活力,且除了15 μmol/L姜黄素作用24 h之外,其余浓度和时间的姜黄素组与对照组相比,差异有统计学意义（t=3.884~5.731,P=0.000~0.043）。（2）CCK-8实验和克隆形成实验结果显示,30 μmol/L姜黄素+不同剂量的γ射线照射联合处理可使γ射线照射单独处理下的NSCLC细胞A549和H460的增殖活力和克隆形成能力进一步降低,差异有统计学意义（t=2.503~12.418,P=0.000~0.044）。（3）qRT-PCR实验结果显示,与空白对照组相比,lncRNA HOTAIR在γ射线单独处理后表达升高（t=3.317,P=0.040）,而30 μmol/L姜黄素单独处理和30 μmol/L姜黄素+4 Gy γ射线联合处理均可下调A549细胞中促癌lncRNA HOTAIR的表达（t=3.205、5.916,P=0.038、0.000）。（4）对HOTAIR进行过表达处理,可消除姜黄素对NSCLC细胞A549增殖的抑制并增强其放射敏感性（t=3.584~5.802,P=0.000~0.004）。 结论 姜黄素可以通过下调促癌lncRNA HOTAIR的表达从而抑制NSCLC细胞的增殖活力,并增强其放射敏感性。     

大剂量γ射线照射对小鼠免疫系统损伤远期影响的研究

目的 探讨亚致死剂量6Gyγ射线一次性全身照射小鼠免疫细胞对脂多糖刺激反应性的远期影响.方法 将实验小鼠分为假照射组和照射组,假照射组不接受照射,照射组给予6 Gyγ射线照射.照射后10周,分别将假照射组和照射组小鼠按组别腹腔注射脂多糖(20 mg/kg),对照组注射等量的生理盐水.分别于24 h和1 h后取材,进行外周血白细胞计数及CD4、CD8、B220细胞比例检测.取脾脏和胸腺称重,计算脏器指数.冲洗单侧股骨进行有核细胞计数.结果 与假照射刘照组小鼠相比,照射对照组小鼠的CD4细胞比例显著升高(t=2.940,P＜0.05),CD8和B220细胞比例显著下降(t=6.485和4.351,P均＜0.01).照射+脂多糖1h组小鼠的CD4 (t=2.510,P＜0.05)、CD8(t=2.862,P＜0.05)和B220(t=7.074,P＜0.01)细胞比例较假照射+脂多糖1h组小鼠显著降低,差异有统计学意义.与假照射+脂多糖24 h组小鼠相比,照射+脂多糖24 h组小鼠单侧股骨有核细胞计数显著升高,差异有统计学意义(t=2.078,P＜0.05).结论 6 Gyγ射线一次性全身照射后10周,小鼠免疫系统尚未完全恢复;与假照射组相比,在接受脂多糖刺激后照射组小鼠胸腺指数和外周血中CD8和B220细胞比例未见显著变化.辐射对小鼠免疫系统损伤的远期影响有待进一步研究.     

PLC/PIP2信号通路在辐射诱导NRP1+Treg 细胞中的作用机制

目的 观察X射线照射后小鼠胸腺细胞中CD4+ CD25+ NRP1+ Treg细胞数量及TGF-β1分泌量的变化,并探索PLC/ PIP2信号通路在其中的作用机制.方法 36只ICR小鼠按随机数字表法分为假照组、0.5、1.0、2.0、4.0和6.0 Gy的不同剂量组,X射线深部治疗机进行全身照射,于照射后16 h应用流式细胞仪分析小鼠胸腺细胞中CD4+ CD25+ NRP1+ Treg细胞的变化,ELISA法检测胸腺细胞TGF-β1含量的变化.EL-4细胞株经PKC激动剂(PMA)、Ca2+阻断剂(TMB-8)作用2h后并经4 GyX射线照射,于照射后48 h应用流式细胞术及ELISA法分别检测CD4+CD25+ NRP1+ Treg细胞及TGF-β1含量的变化.结果 小鼠胸腺细胞中NRP1+ Treg在0.5 GyX射线作用后稍有下降,于1.0 Gy降至最低(t=6.96,P＜0.01),而后呈剂量依赖性升高,于6.0 Gy升至最高(t =6.70,P＜0.01);胸腺细胞TGF-β1在0.5 GyX射线照射后显著下降(t=12.53,P＜0.01),而1.0～4.0 Gy照射后则呈剂量依赖性升高,于6.0 Gy仍保持高水平(t=10.40 ～ 15.30,P＜0.01).PMA作用后,与假照组相比,单独PMA组NRP1+ Treg细胞表达显著降低(t=3.06,P＜0.01),而联合照射后表达则明显上调(t=8.27,P＜0.01),TGF-β1无论受照与否,其含量均明显降低(t=10.46 ～39.69,P＜0.01);而TMB-8作用后,无论受照与否CD4+ CD25+ NRP1+ Treg的表达及TGF-β1的分泌量均显著上调(t=5.53～44.26,P＜0.01).结论 高剂量电离辐射可以诱导小鼠胸腺细胞中NRP1+ Treg细胞表达并增加TGF-β1的含量,此现象可能与启动PLC/PIP2信号通路有关.     

Long time persistence of residual 53BP1/γ-H2AX foci in human lymphocytes in relationship to apoptosis,chromatin condensation and biological dosimetry

Purpose:?Novel assay for radiosensitivity is based on measurements of residual DNA repair foci produced by several proteins including phosphorylated H2AX (γ-H2AX), recombinase Rad51 (Rad51) and tumour suppressor p53 binding protein 1 (53BP1), which co-localise with radiation-induced DNA double-strand breaks (DSB). Here, we studied dose-response for residual 53BP1, Rad51, and γ-H2AX foci in relationship to apoptosis and chromatin condensation in human G₀-lymphocytes.

Materials and methods:?Residual foci, apoptosis and condensation of chromatin were studied following irradiation with γ-rays at doses of 0.5–10 Gy.

Results:?No clear dose response for residual Rad51 was seen. Residual 53BP1/γ-H2AX foci remained in human lymphocytes up to four weeks after irradiation. No foci formed during radiation-induced apoptosis. We provide evidence that irreversible apoptotic condensation of chromatin is responsible for arrest of residual foci and preventing de novo focus formation. Similar linear dose dependences up to 2 Gy were observed for the 53BP1/γ-H2AX foci at all studied time points. At higher doses, saturation and decline were caused by preferential elimination of apoptotic lymphocytes with residual foci. While primary 53BP1 and γ-H2AX foci almost completely co-localised, co-localisation of residual foci did not exceed 17%, indicating that 53BP1 and γ-H2AX proteins may remain for different times at the locations of DSB repair.

Conclusions:?Prolonged persistence of residual 53BP1/γ-H2AX foci may be used for biological dosimetry within the dose range up to 2 Gy. While foci are not formed during radiation-induced apoptosis in human lymphocytes, elimination of apoptotic cells with residual foci may affect the dose response.     

Tip60基因沉默对细胞DNA双链断裂修复和辐射敏感性的影响

目的 探讨Tip60对细胞辐射敏感性的影响及相关机制。方法 采用siRNA和Tip60乙酰转移酶抑制剂漆树酸,抑制U2OS细胞中Tip60的表达或乙酰转移酶活性;用克隆形成率分析细胞对⁶⁰Co γ射线的敏感性;采用γ-H2AX原位免疫荧光集簇点法,检测DNA双链断裂损伤修复;用免疫共沉淀检测蛋白质的相互作用。结果 siRNA沉默Tip60表达明显提高了U2OS细胞对1、2 Gy中、低剂量γ射线的敏感性(t=3.364、3.979,P＜0.05),但对4 Gy大剂量照射的细胞存活率无明显影响。γ-H2AX集簇点检测结果表明,照射后1、4和8 h,Tip60失活导致细胞DNA双链断裂修复能力降低(t=3.875、3.183和3.175, P<0.05)。细胞在受到电离辐射损伤后,Tip60与DNA修复蛋白DNA-PKcs发生相互作用,漆树酸能抑制DNA-PKcs的T2609位点的磷酸化。结论 Tip60通过与DNA-PKcs相互作用,调控细胞DNA双链断裂修复机制,对细胞辐射敏感性产生影响。     

Persistence of γ-H2AX and 53BP1 foci in proliferating and non-proliferating human mammary epithelial cells after exposure to γ-rays or iron ions

Purpose:?To investigate γ-H2AX (phosphorylated histone H2AX) and 53BP1 (tumour protein 53 binding protein No. 1) foci formation and removal in proliferating and non-proliferating human mammary epithelial cells (HMEC) after exposure to sparsely and densely ionising radiation under different cell culture conditions.

Material and methods:?HMEC cells were grown either as monolayers (2D) or in extracellular matrix to allow the formation of acinar structures in vitro (3D). Foci numbers were quantified by image analysis at various time points after exposure.

Results:?Our results reveal that in non-proliferating cells under 2D and 3D cell culture conditions, iron-ion induced γ-H2AX foci were still present at 72?h after exposure, although 53BP1 foci returned to control levels at 48?h. In contrast in proliferating HMEC, both γ-H2AX and 53BP1 foci decreased to control levels during the 24–48?h time interval after irradiation under 2D conditions. Foci numbers decreased faster after γ-ray irradiation and returned to control levels by 12?h regardless of marker, cell proliferation status, and cell culture condition.

Conclusions:?The disappearance of radiation-induced γ-H2AX and 53BP1 foci in HMEC has different dynamics that depend on radiation quality and proliferation status. Notably, the general patterns do not depend on the cell culture condition (2D versus 3D). We speculate that the persistent γ-H2AX foci in iron-ion irradiated non-proliferating cells could be due to limited availability of double-strand break (DSB) repair pathways in G0/G1-phase, or that repair of complex DSB requires replication or chromatin remodelling.     

60Co γ射线诱导正常人淋巴母细胞PIG3 基因mRNA表达的剂量相关性研究

目的 探讨正常人淋巴母细胞AHH1电离辐射作用后PIG3基因mRNA表达变化的剂量-效应规律,建立一种基于基因表达变化的新型辐射生物剂量计的可能性。方法 激光共聚焦检测DNA双链断裂分子标记γ-H2AX集簇点,1、2、4、6、8和10 Gy ⁶⁰Co γ射线照射AHH1细胞后4、10和24 h收集细胞,应用实时荧光定量PCR技术对PIG3基因mRNA表达水平进行相对定量检测。结果 γ射线照射后30 min检测发现PIG3蛋白与γ-H2AX在细胞核内有部分共定位,形成集簇点(foci),表明其参与电离辐射致DNA双链断裂损伤信号识别反应。γ射线诱导PIG3基因 mRNA表达水平随时间推移不断提高,持续时间可达24 h。PIG3基因mRNA表达水平具有显著的剂量依赖性,其表达丰度变化的剂量依赖范围在照射后4 h为0~ 6 Gy、照射后10和24 h均为0~10 Gy。结论 PIG3基因参与DNA双链断裂损伤信号识别反应,其mRNA的辐射诱导表达具有良好的剂量-效应关系,具有发展成为新的放射生物剂量计的价值。     

Comparison of methods to quantify histone H2AX phosphorylation and its usefulness for prediction of radiosensitivity

Abstract

Purpose: The number of radio-induced double-strand breaks is correlated with the number of histone gamma-H2AX (γ-H2AX) foci. For this reason, foci quantification is a useful tool to measure radiation-induced DNA damage and the number of foci has been suggested as a predictive biomarker of radiosensitivity. The aim of the present study was to evaluate the reproducibility of different microscopic methodologies and flow cytometry analysis to score γ-H2AX induction, and its suitability to distinguish a radiosensitive (RS) cell line from a radioresistant (RR) one.

Materials and methods: γ-H2AX analyses were performed by semi-automated and automated microscopic methods and by flow cytometry before and after irradiation in two human lymphoblastoid cell lines and in lymphocytes from three healthy donors.

Results: Reproducible results were obtained by all the methodologies tested, although not all showed the same sensitivity. The RS cell line always showed higher foci counts and higher levels of immunofluorescence intensity after irradiation than the RR cell line.

Conclusions: Our results suggest that microscopic methodologies with z-stage capacity give the most accurate results after 1?Gy irradiation. However, for high doses of ionizing radiation, flow cytometry gives reliable results. Further studies will be necessary to determine the usefulness of γ-H2AX analysis to predict adverse side reactions in radiotherapy patients.     

Kinetics and dose-response of residual 53BP1/γ-H2AX foci: Co-localization,relationship with DSB repair and clonogenic survival

Purpose: Recent studies revealed that some foci produced by phosphorylated histone 2A family member X (γ-H2AX) and tumor suppressor p53 binding protein 1 (53BP1) that co-localize with radiation-induced DNA double-strand breaks (DSB) remain in cells at relatively long times after irradiation and indicated a possible correlation between cellular radiosensitivity and residual foci. In this study, we investigated dose-responses and kinetics for radiation-induced 53BP1/γ-H2AX foci formation in relation to their co-localization, DSB repair and cell survival.

Materials and methods: Cell survival, DSB and foci were analyzed by clonogenic assay, pulsed field gel electrophoresis (PFGE), and confocal laser microscopy, respectively, in normal human fibroblasts (VH-10) and in a cancer cell line (HeLa). Computer analysis was used to determine both the number and the area of foci.

Results: We show that even at doses down to 1 cGy a statistically significant induction of 53BP1 foci is observed. While the number of foci was found to constantly decrease with post-irradiation time, the per-cell normalized area of foci does not change within a time window of approximately 4 h post-irradiation. Co-localization of γ-H2AX and 53BP1 foci is shown to depend on dose and post-irradiation time. No clear correlations were established between radiosensitivity and foci formation because the dose response for 53BP1/γ-H2AX foci may depend on time after irradiation and duration of the cell cycle. We show that the kinetics of foci disappearance within 24 h post-irradiation do not coincide with those of DSB repair.

Conclusions: The data suggest that the post-irradiation time used for estimation of radiosensitivity at therapeutically relevant low doses (e.g., <3 Gy) in proliferating cells by scoring residual foci should be limited by the duration of the cell cycle, and that direct comparison of the kinetics of DSB repair and disappearance of DSB-co-localizing foci is not possible. Therefore, results obtained from the counting of foci should be interpreted with caution in terms of DSB repair.     

Lymphocyte subsets and their H2AX phosphorylation in response to in vivo irradiation in rats

Abstract

Purpose: The objective of the study was to investigate differences in the radiosensitivity of rat peripheral blood lymphocyte subsets identified by expression of surface clusters of differentiation markers (CD3, CD4, CD8, CD45RA, CD161) after whole-body in vivo gamma-ray irradiation and to assess their individual histone H2AX phosphorylation as an early cell response to irradiation.

Materials and methods: The relative representations of CD45RA B-lymphocytes, CD161 natural killer cells (NK cells), CD3CD4 T-lymphocyte subset and CD3CD8 T-lymphocyte subset in the rat peripheral blood were studied 24–72 hours after irradiation in a dose range of 0–5 Gy. Their intracellular H2AX phosphorylation (γ-H2AX) after 4 Gy and 9 Gy whole-body in vivo irradiation was assessed by multicolour flow cytometry.

Results: We determined the linear dose response of radioresistant CD161 NK cells (24 h), both radiosensitive T-lymphocyte subsets (24 h) and CD45RA B-lymphocytes (72 h) after in vivo irradiation. CD45RA B-lymphocytes showed the highest radiosensitivity and we observed pronounced H2AX phosphorylation which remained expressed in these cells for over 4 h after irradiation.

Conclusion: The combination of the surface immunophenotyping together with intracellular detection of γ-H2AX offers the possibility to assess the absorbed dose of ionizing irradiation with high sensitivity post irradiation and could be successfully applied to biodosimetry.     

γ-H2AX分析电离辐射诱发小鼠神经元DNA双链断裂及修复

目的 观察临床剂量的电离辐射后小鼠神经元DNA双链的断裂及修复, 探讨γ-H2AX是否能作为衡量体内正常脑组织神经元DNA双链断裂(DSB)形成和修复的指标。方法 电离辐射诱导DSB形成试验,C57BL/6小鼠行0.1、0.5和1.0 Gy全身照射后10 min,收集脑组织进行分析;DSB修复试验,修复功能正常小鼠(C57BL/6)和修复缺陷鼠(BALB/c, A-T 和SCID)在全身照射2 Gy后0.5、2.5、5、24和48 h收集脑组织进行分析。未照射的小鼠作为对照组。γ-H2AX和NeuN免疫荧光双重染色和免疫组织化学染色分析脑组织神经元DSB形成和修复。结果 DSB形成试验,在对照组脑组织皮质区神经元的细胞核内仅有数目很少的γ-H2AX焦点,而受照射后细胞核内γ-H2AX焦点数目显著增加,并显示出明显的剂量相关。通过分析不同放射敏感性的小鼠电离辐射后脑组织皮质区神经元的DSB修复动力学,发现C57BL/6小鼠细胞核内γ-H2AX焦点随时间的延长迅速减少,在照射后24和48 h仅有很低水平DSB未修复;而免疫缺陷SCID鼠在照射后所有的时间点都显示出γ-H2AX焦点的明显增加,A-T小鼠表现出较低的修复缺陷,主要表现在较晚的时间点(≥5 h)γ-H2AX焦点的中度增加;放射敏感的BALB/c小鼠与C57BL/6小鼠相比γ-H2AX焦点数量轻度增加。结论 γ-H2AX焦点分析可以作为一项精确的量化指标,在体内衡量临床相关剂量电离辐射诱导的DSB形成和修复。