Эффекты гиперчувствительности и индуцированной радиорезистентности в клетках СНО-К1 после воздействия гамма-излучения и ускоренных ионов углерода

DOI: 10.21870/0131-3878-2021-30-4-156-167

Корякина Е.В.¹, Потетня В.И.¹, Трошина М.В.¹, Байкузина Р.М.¹, Корякин С.Н.¹, Каприн А.Д.²

«Радиация и риск». 2021. Том 30. № 4, с.156-167

Сведения об авторах

Корякина Е.В. – ст. науч. сотр., к.б.н. Контакты: 249035, Калужская обл., Обнинск, ул. Королёва, 4. Тел.: (484) 399-72-76; e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .
Потетня В.И. – ст. науч. сотр. к.б.н.
Трошина М.В. – науч. сотр.
Байкузина Р.М. – вед. инж.
Корякин С.Н. – зав. отд., к.б.н. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России.
Каприн А.Д. – ген. директор, акад. РАН, д.м.н., проф. ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России.

¹ МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск
² ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Москва

Аннотация

В работе изучены закономерности индукции аберраций хромосом в клетках китайского хомячка СНО-К1 при низкодозовом (до 1 Гр) воздействии гамма-излучения ⁶⁰Со и облучении ускоренными ионами углерода (455 МэВ/нуклон) на участках немодифицированной кривой Брэгга, в которых при проведении радиотерапии обычно оказываются здоровые нормальные ткани: в области плато кривой Брэгга и за пиком Брэгга. Начальные участки дозовых кривых суммарной частоты аберраций хромосом и частоты фрагментов при действии гамма-излучения отличались от линейно-квадратичной зависимости, проявляя область плато в диапазоне доз 0,1-0,6 Гр. Аналогичные закономерности получены при воздействии пучком ионов, однако область плато на дозовых кривых проявлялась в меньшем диапазоне доз (0,15-0,35 Гр). Несмотря на однотипный ход дозовых кривых выхода аберраций хромосом, наблюдается зависимость цитогенетического эффекта от линейной передачи энергии (ЛПЭ) излучения: частота аберраций возрастала с увеличением ЛПЭ излучения в порядке: гамма-излучение ⁶⁰Со (0,2 кэВ/мкм), облучение на плато кривой Брэгга (10-12 кэВ/мкм), облучение за пиком Брэгга (25-27 кэВ/мкм); за пределами этого диапазона выход аберраций хромосом также возрастал с увеличением ЛПЭ в том же порядке. Полученные результаты подтвердили, что феномен гиперчувствительности и индуцированной радиорезистентности проявляется при радиационном воздействии в дозах менее 1 Гр излучений с низкими и средними ЛПЭ (0,2-27 кэВ/мкм) при использовании теста образования аберраций хромосом.

Ключевые слова
ионы углерода, аберрации хромосом, клетки китайского хомячка, гиперчувствительность, индуцированная радиорезистентность, ЛПЭ.

Список цитируемой литературы

1. Ou H.F., Zhang B., Zhao S.J. Monte Carlo simulation for calculation of fragments produced by 400 MeV/u carbon ion beam in water //Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2017. V. 396. P. 18-25.

2. Tommasino F., Durante M. Proton radiobiology //Cancers. 2015. V. 7, N 1. P. 353-381.

3. Marples B., Joiner M.C. The response of Chinese hamster V79 cells to low radiation doses: evidence of enhanced sensitivity of the whole cell population //Radiat. Res. 1993. V. 133, N 1. P. 41-51.

4. Marples B., Lam G.K.Y., Zhou H., Skov K.A. The response of Chinese hamster V79-379A cells exposed to negative pi-mesons: evidence that increased radioresistance is dependent on linear energy transfer //Radiat. Res. 1994. V. 138, N 1 Suppl. P. S81-S84.

5. Корякина Е.В., Потетня В.И., Трошина М.В., Ефимова М.Н., Байкузина Р.М., Корякин С.Н., Лычагин А.А., Пикалов В.А., Ульяненко С.Е. Сравнение биологической эффективности ускоренных ионов углерода и тяжелых ядер отдачи на клетках китайского хомячка //Радиация и риск. 2019. Т. 28, № 3. С. 96-106.

6. Фрешни Р.Я. Культура животных клеток. Практическое руководство /Пер. с англ. под ред. Ю.Н. Хомякова. М.: Бином, 2010. 691 c.

7. Matsuya Y., McMahon S.J., Tsutsumi K., Sasaki K., Okuyama G., Yoshii Y., Mori R., Oikawa J., Prise K.M., Date H. Investigation of dose-rate effects and cell-cycle distribution under protracted exposure to ionizing radiation for various dose-rates //Sci. Rep. 2018. V. 8. N 1. P. 1-14.

8. Обатуров Г.М., Потетня В.И. Хромосомные аберрации и репродуктивная гибель клеток млекопитающих. Количественные соотношения между этими эффектами //Радиобиология. 1986. Т. 26, № 4. С. 465-472.

9. Conforth M.N., Bedford J.S. A quantitative comparison of potentially lethal damage repair and the rejoining of interphase chromosome breaks in low passage normal human fibroblasts //Radiat. Res. 1987. V. 111, N 3. P. 385-405.

10. Geras’kin S.A., Oudalova A.A., Kim J.K., Dikarev V.G., Dikareva N.S. Cytogenetic effect of low dose -radiation in Hordeum vulgare seedlings: non-linear dose-effect relationship //Radiat. Environ. Biophys. 2007. V. 46, N 1. P. 31-41.

11. Lloyd D.C., Edwards A.A., Leonard A., Deknudt G.L., Verschaeve L., Natarajan A.T., Darroudi F., Obe G., Palitti F., Tanzarellae C., Tawn E.J. Chromosomal aberrations in human lymphocytes induced in vitro by very low doses of X-rays //Int. J. Radiat. Biol. 1992. V. 61, N 3. P. 335-343.

12. Севанькаев A.В., Лучник Н.В. Влияние гамма-облучения на хромосомы человека. Сообщение VIII. Цитогенетический эффект низких доз при облучении in vitro //Генетика. 1977. Т. XIII, № 3. С. 524-532.

13. Севанькаев A.В., Хвостунов И.К., Потетня В.И. Цитогенетические эффекты малых доз и мощностей доз при -облучении лимфоцитов крови человека in vitro. II. Результаты цитогенетических исследований //Радиационная биология. Радиоэкология. 2012. Т. 52, № 1. С. 11-24.

14. Martin L.M., Marples B., Lynch T.H., Hollywood D., Marignol L. Exposure to low dose ionising radiation: molecular and clinical consequences //Cancer Lett. 2014. V. 349, N 1. P. 98-106.

15. Seth I., Joiner M.C., Tucker J.D. Cytogenetic low-dose hyper-radiosensitivity is observed in human periph-eral blood lymphocytes // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2015. V. 91, N 1. P. 82-90.

16. Schettino G., Folkard M., Prise K.M., Vojnovic B., Bowey A.G., Michael B.D. Low-dose hypersensitivity in Chinese hamster V79 cells targeted with counted protons using a charged-particle microbeam //Radiat. Res. 2001. V. 156. P. 526-534.

17. Корякина Е.В., Потетня В.И. Цитогенетические эффекты низких доз нейтронов в клетках млекопитающих //Альманах клинической медицины. 2015. № 41. С. 72-78.

18. Dionet C., Tchirkov A., Alard J.P., Arnold J., Dhermain J., Rapp M., Bodez V., Tamain J.C., Monbel I., Malet P., Kwiatkowski F., Donnarieix D., Veyre A., Verrelle P. Effects of low-dose neutrons applied at reduced dose rate on human melanoma cells //Radiat. Res. 2000. V. 154, N 4. P. 406-411.

19. Xue L., Yu D., Furusawa Y., Cao J., Okayasu R., Fan S. ATM-dependent hyper-radiosensitivity in mamma-lian cells irradiated by heavy ions //Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2009. V. 75, N 1. P. 235-243.

20. Marples B., Skov K.A. Small doses of high-linear energy transfer radiation increase the radioresistance of Chinese hamster V79 cells to subsequent X irradiation //Radiat. Res. 1996. V. 146, N 4. P. 382-387.

21. Корякина Е.В., Потетня В.И., Клыков С.А., Пугачев Р.М. Биологическая эффективность нейтронов и альфа-излучения с близкой ЛПЭ //Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2013. Т. 12, № 59, Ч. III. С. 39-40.

Полная версия статьи