ارزیابی اندازه‌گیری آپوپتوز ناشی از تابش یونیزان در لنفوسیت‌های T به روش فلوسایتومتری به عنوان دزیمتری بیولوژیک

نوع مقاله : Original Article(s)

نویسندگان

1 استاد، گروه فیزیک پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

2 استادیار، مرکز تحقیقات بیماری‌های ارثی کودکان و گروه ژنتیک، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

3 دانشجوی دکتری، گروه فیزیک پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان و مربی، گروه فیزیک، دانشکده‌ی علوم، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران

4 دانشجوی دکتری، گروه ژنتیک، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

5 کارشناس ارشد، آزمایشگاه مرکزی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

6 دانشیار، مرکز تحقیقات فیزیولوژی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

7 استادیار، گروه انکولوژی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

مقدمه: در حوادث پرتوی مثل انفجار هسته‌ای یا نشت مواد رادیو اکتیو از نیروگاه‌های هسته‌ای و یا حوادث در بخش‌های پزشکی هسته‌ای بیمارستان‌ها، عده‌ی زیادی از افراد به طور تصادفی مقدار نامشخصی از پرتوهای یونیزان را دریافت می‌کنند. اولین قدم برای درمان این افراد توسط پزشک تعیین میزان دز اشعه‌ی دریافتی توسط مصدومان است. در چنین مواقعی و همچنین هنگام رادیوتراپی، برای تعیین میزان دقیق اثربخشی درمان پرتوی یونیزان از دزیمتری بیولوژیک استفاده می‌شود. در دزیمتری بیولوژیک، از شاخص‌های بیولوژیک قابل اندازه‌گیری که در اثر تابش تغییر می‌کنند، برای برآورد و اندازه‌گیری دز تابشی اشعه توسط فرد استفاده می‌شود.روش‌ها: در این تحقیق آزمونی برای دزیمتری بیولوژیک بر اساس القای آپوپتوز توسط تابش پرتوی گاما در لنفوسیت‌های T خون محیطی 16 داوطلب انجام شد. به این منظور، خون 16داوطلب به عنوان نمونه گرفته شد. سپس لنفوسیت‌های خون جدا و در محیط کشت 1640RPMI (1640Roswell Park Memorial Institute) کشت داده شد و در اتمسفر 5 درصد 2CO در دمای Cº 37 قرار داده شد. سپس از محیط کشت، نمونه‌هایی تهیه شد و با دزهای مختلف تابش داده شد. نمونه‌ها دوباره به انکوباتور منتقل شدند تا آپوپتوز در آن‌ها اندازه‌گیری شود. آپوپتوز ایجاد شده در اثر تابش در جامعه‌ی سلولی به روش فلوسایتومتری و با استفاده از رنگ‌آمیزی FITC (Fluorescein isothiocyanate) + Annexin V و رنگ PI (Prodidium Iodide) اندازه‌گیری شد.یافته‌ها: آپوپتوز ایجاد شده با تابش با دقت کافی قابل اندازه ‌گیری است وبه دز تابش بستگی دارد. اما میزان آپوپتوز به زمان بعداز دریافت تابش و روش فلوسایتومتری بستگی دارد.نتیجه‌گیری: امکان استفاده از اندازه‌گیری آپوپتوز پرتوی به عنوان دزیمتر بیولوژیک در زمان‌های کوتاه بعد از پرتوگیری در حوادث پرتوی وجود دارد. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of Measuring Radiation-Induced Apoptosis in Human T-Lymphocytes by Flow Cytometry as a Biological Dosimetry System

نویسندگان [English]

  • Mohammad Bagher Tavakkoli 1
  • Majid Kheirollahi 2
  • Ali Kiani 3
  • Mohammad Kazemi 4
  • Leili Mohebat 5
  • Shagayegh Haghjooy Javanmard 6
  • Mahnaz Roayaei 7
1 Professor, Department of Medical Physics, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan Iran
2 Assistant Professor, Pediatric Inherited Diseases Research Center AND Department of Genetics, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
3 PhD Student, Department of Medical Physics, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences AND Lecturer, Department of Physics, School of Sciences, Malek-Ashtar University of Technology, Isfahan, Iran
4 PhD Student, Department of Genetics, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
5 Central Research Lab, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
6 Associate Professor, Physiology Research Center, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
7 Assistant Professor, Department of Oncology, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Background: In events such as a nuclear explosion or leakage of radioactive material from nuclear power dungeons or other events in nuclear medicine departments in hospitals, many people accidentally receive an unspecified amount of ionizing radiation. First step to treat is evaluation of radiation dose received by the victims. In such situation and in radiotherapy program, dosimetry is used for evaluation of treatment planning. Some measurable biological indexes used for evaluation of dose of radiation. Some measurable biological indexes can be used in biological dosimetry to measure the radiation dose and estimate the radiation effect.Methods: In this study, the test for biological dosimetry based on apoptosis induced by gamma radiation in peripheral blood T-lymphocytes was performed in 16 volunteers. The blood lymphocytes were isolated and cultured in RPMI (Roswell Park Memorial Institute) 1640 medium and then, were placed in 5% CO2 atmosphere at 37°C. Then, the samples were prepared from the culture medium and radiated with different doses of gamma radiation. Sample transferred to incubator again to measure their apoptosis. Radiation-induced apoptosis in the cell population was measured by flow cytometry using Annexin V + fluorescein isothiocyanate (FITC) and prodidium iodide (PI) stains.Findings: Radiation induced apoptosis was measureable with enough precision. But measured apoptosis depended on delay time after irradiation and protocole of flow cytometry.Conclusion: The results of this study show that it is possible to use radiation for measuring apoptosis as a biological dosimeter in a short time after radiation exposure in the events such as a nuclear explosion or leakage of radioactive material.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Apoptosis
  • Flowcytometry
  • T-cells
  • Lymphocyte
  • Biological dosimetry
  • Radiation Apoptosis
  • Radiation

مراجع

  1. Bille J, Scharfenberg H, Männer R. Biological dosimetry by chromosome aberration scoring with parallel image processing with the Heidelberg polyp polyprocessor system. Comput Biol Med 1983; 13(1): 49-59.
  2. Lindholm C, Wojcik A, Jaworska A. Biological dosimetry following exposure to neutrons in a criticality accident [Online] 2010 Dec 31. [cited 2011 Jan]; Available from: URL: http:// www.risoe.dtu.dk/rispubl/NKS/NKS-233.pdf
  3. Coskun M, Top A, Orta T. Biological dosimetry following X-ray Irradiation. Turk J Med Sci. 2000; 30: 563-9.
  4. Montoro A, Rodriguez P, Almonacid M, Villaescusa JI, Verdu G, Caballin MR, et al. Biological dosimetry in a group of radiologists by the analysis of dicentrics and translocations. Radiat Res 2005; 164(5): 612-7.
  5. Cucinotta FA, Kim MHY, Willingham V, George KA. Physical and biological organ dosimetry analysis for international space station astronauts. Radiation Research 2008; 170(1): 127-138.
  6. Montoro A, Almonacid M, Barquinero J, Barrios L, Verdú G, Perez J, et al. Biological dosimetry in interentional radiology exposed to ionizing radiations. Proceedings of the 11th ed International Congress of the International Radiation Protection Assocation; 2004 May 23-28; Madrid, Spain.
  7. Dolphin G. Biological dosimetry with particular reference to chromosome aberration analysis. A review of methods. In: Handling of radiation accidents. Vienna, Austria: International Atomic Energy Agency; 1969.
  8. Menz R, Andres R, Larsson B, Ozsahin M, Trott K, Crompton NE. Biological dosimetry: the potential use of radiation-induced apoptosis in human T-lymphocytes. Radiat Environ Biophys 1997; 36(3): 175-81.
  9. Andreassi MG. The biological effects of diagnostic cardiac imaging on chronically exposed physicians: the importance of being non-ionizing. Cardiovasc Ultrasound 2004; 2: 25.
  10. Zwicker F, Swartman B, Sterzing F, Major G, Weber KJ, Huber PE, et al. Biological in-vivo measurement of dose distribution in patients' lymphocytes by gamma-H2AX immunofluorescence staining: 3D conformal- vs. step-and-shoot IMRT of the prostate gland. Radiat Oncol 2011; 6: 62.
  11. Jani AB, Hand CM, Pelizzari CA, Roeske JC, Krauz L, Vijayakumar S. Biological-effective versus conventional dose volume histograms correlated with late genitourinary and gastrointestinal toxicity after external beam radiotherapy for prostate cancer: a matched pair analysis. BMC Cancer 2003; 3: 16.
  12. Chaudhry MA. Biomarkers for human radiation exposure. J Biomed Sci 2008; 15(5): 557-63.
  13. Zhang HM, Nie JS, Li X, Niu Q. Characteristic analysis of peripheral blood mononuclear cell apoptosis in coke oven workers. J Occup Health 2012; 54(1): 44-50.
  14. Huber R, Braselmann H, Geinitz H, Jaehnert I, Baumgartner A, Thamm R, et al. Chromosomal radiosensitivity and acute radiation side effects after radiotherapy in tumour patients--a follow-up study. Radiat Oncol 2011; 6: 32.
  15. Sreedevi B, Rao BS, Nagaraj H, Pal NK. Chromosome aberration analysis in radiotherapy patients and simulated partial body exposures: biological dosimetry for non-uniform exposures. Radiat Prot Dosimetry 2001; 94(4): 317-22.
  16. International Atomic Energy Agency. Cytogenetic Analysis for Radiation Dose Assessment. technical report series No. 405. Vienna, Austria: International Atomic Energy Agency; 2001.
  17. Darroudi F. Cytogenetic biological dosimetry past, present and future perspectives. Proceedings of the 6th ed International Conference on Environment Matation in Human Population; 2012 Mar 26-29; Doha, Qatar.
  18. Vershenya S, Biko J, Lorenz R, Reiners C, Stopper H, Grawe J, et al. T-cell receptor assay and reticulocyte-micronuclei assay as biological dosimeters for ionizing radiation in humans. Acta Medica Nagasakiensia 2005; 50(Suppl 1): 15-21.
  19. Sun LP, Li DZ, Liu ZM, Yang LJ, Liu JY, Cao J. Analysis of micronuclei in the transferrin-receptor positive reticulocytes from peripheral blood of nasopharyngeal cancer patients undergoing radiotherapy by a single-laser flow cytometer. J Radiat Res 2005; 46(1): 25-35.
  20. Avlasevich S, Bryce S, De BM, Elhajouji A, Van GF, Lynch A, et al. Flow cytometric analysis of micronuclei in mammalian cell cultures: past, present and future. Mutagenesis 2011; 26(1): 147-52.
  21. Smolewski P, Ruan Q, Vellon L, Darzynkiewicz Z. Micronuclei assay by laser scanning cytometry. Cytometry 2001; 45(1): 19-26.
  22. Ishihara S, Iinuma H, Fukushima Y, Akahane T, Horiuchi A, Shimada R, et al. Radiation-induced apoptosis of peripheral blood lymphocytes is correlated with histological regression of rectal cancer in response to preoperative chemoradiotherapy. Ann Surg Oncol 2012; 19(4): 1192-8.
  23. Pinar B, Henriquez-Hernandez LA, Lara PC, Bordon E, Rodriguez-Gallego C, Lloret M, et al. Radiation induced apoptosis and initial DNA damage are inversely related in locally advanced breast cancer patients. Radiat Oncol 2010; 5: 85.
  24. Prieto A, Diaz D, Barcenilla H, Garcia-Suarez J, Reyes E, Monserrat J, et al. Apoptotic rate: a new indicator for the quantification of the incidence of apoptosis in cell cultures. Cytometry 2002; 48(4): 185-93.
  25. Bordon E, Henriquez-Hernandez LA, Lara PC, Ruiz A, Pinar B, Rodriguez-Gallego C, et al. Prediction of clinical toxicity in locally advanced head and neck cancer patients by radio-induced apoptosis in peripheral blood lymphocytes (PBLs). Radiat Oncol 2010; 5: 4.
  26. Hodge S, Hodge G, Holmes M, Reynolds PN. Increased peripheral blood T-cell apoptosis and decreased Bcl-2 in chronic obstructive pulmonary disease. Immunol Cell Biol 2005; 83(2): 160-6.
  27. Hooker DJ, Mobarok M, Anderson JL, Rajasuriar R, Gray LR, Ellett AM, et al. A new way of measuring apoptosis by absolute quantitation of inter-nucleosomally fragmented genomic DNA. Nucleic Acids Res 2012; 40(15): e113.
  28. Schnarr K, Boreham D, Sathya J, Julian J, Dayes IS. Radiation-induced lymphocyte apoptosis to predict radiation therapy late toxicity in prostate cancer patients. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2009; 74(5): 1424-30.
  29. Zhang G, Gurtu V, Kain SR, Yan G. Early detection of apoptosis using a fluorescent conjugate of annexin V. Biotechniques 1997; 23(3): 525-31.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 32، شماره 284 - شماره پیاپی 284
خرداد و تیر 1393
صفحه 610-620

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 08 اسفند 1392
  • تاریخ بازنگری: 11 آبان 1403
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار