Реакція клітин букального епітелію людини на низькоінтенсивне нейтронне опромінювання

  • K. A. Kuznetsov Харківський національний медичний університет https://orcid.org/0000-0003-0498-2489
  • P. S. Kyzym Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
  • A. Yu. Berezhnoy Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
  • A. F. Shchus Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна https://orcid.org/0000-0001-6063-197X
  • G. M. Onishchenko Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна https://orcid.org/0000-0001-6945-8413
  • Yu. G. Shckorbatov Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна https://orcid.org/0000-0002-3315-0932
Ключові слова: букальний епітелій, нейтронне випромінювання, клітинний стрес, хроматин

Анотація

Актуальність. Дослідження малих доз іонізуючого випромінювання все ще має велике значення у зв’язку з визначенням межі діапазону доз, що мають шкідливий ефект та у зв’язку з дослідженням можливого горметичного ефекту малих доз радіації.

Мета роботи. Метою дослідження було оцінити стресову реакцію в клітинах букального епітелію людини, під впливом низькоінтенсивного нейтронного випромінювання.

Матеріали та методи. В якості показника стресової реакції клітини застосовувався рівень конденсації хроматину в інтерфазних ядрах. Клітини букального епітелію людини були взяті у донора, поміщені в 3,0 мМ фосфатний буферний розчин (рН = 7,0) з додаванням 2,89 мМ CaCl2 і піддані впливу нейтронного випромінювання з 2 джерел Pu-Be ИБН-17. Оцінку вмісту гранул гетерохроматину (ВГГ) проводили відразу після опромінення клітин дозами 2,3–146,0 мЗв. Ефект дози 11,4 мЗв досліджували через 1-64 хв. після експозиції. Ступінь конденсації хроматину в кожному варіанті експерименту оцінювався у 30 ядрах у 3-х повторностях за середнім значенням ВГГ після забарвлення орсеїном з визначенням стандартної похибки середнього значення.

Результати. Низькоінтенсивне нейтронне випромінювання викликало підвищення ВГГ. Потік частково сповільнених нейтронів мав менший вплив на зростання ВГГ, ніж швидкі нейтрони, особливо після опромінення протягом 1 хв. Нейтронне випромінювання посилювало гетеро-хроматинізацію в діапазоні доз 4,6–36,5 мЗв. Подальше збільшення дози призвело до повернення ВГГ до контрольного рівня. При опроміненні нейтронами у дозі 11,4 мЗв піки конденсації хроматину спостерігались в періоди 2–8 та 32 хв. після завершення опромінення.

Висновки. Якісні характеристики нейтронного випромінювання (наявність сповільнених/швидких нейтронів) впливають на розвиток стресової реакції клітини, яка проявлялася в підвищенні кількості гранул гетерохроматину в ядрі. Показано існування порогу здатності клітин до гетерохроматинізацї у відповідь на нейтронне випромінювання. Залежність доза-ефект немонотонна та має хвилеподібну форму. На нашу думку, даний факт можна пояснити ефектом гормезису.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Біографії авторів

K. A. Kuznetsov, Харківський національний медичний університет

пр-т Науки, 4, Харків, 61022, Україна

P. S. Kyzym, Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна

пл. Свободи, 4, Харків, 61022, Україна

A. Yu. Berezhnoy, Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна

пл. Свободи, 4, Харків, 61022, Україна

A. F. Shchus, Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна

пл. Свободи, 4, Харків, 61022, Україна

G. M. Onishchenko, Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна

пл. Свободи, 4, Харків, 61022, Україна

Yu. G. Shckorbatov, Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна

пл. Свободи, 4, Харків, 61022, Україна

Посилання

Chadwick, K. H. Leenhouts, H. P. (1981). The Molecular Theory of Radiation Biology. Heidelberg: Springer-Verlag Berlin.

Seth, I., Schwartz, J. L., Stewart, R. D. (2014). Neutron Exposures in Human Cells: Bystander Effect and Relative Biological Effectiveness. PLoS One, 2014, 9(6), e98947.

Stewart, R. D, Streitmatter, S. W., Argento, D. C. (2015). Rapid MCNP simulation of DNA double strand break (DSB) relative biological effectiveness (RBE) for photons, neutrons, and light ions. Phys. Med. Biol., 60, 8249–8274.

Falusi, O. A., Daudu, O. A. Y., Teni, K. J. (2014). The effect of fast neutron radiation on meiosis in pollen mother cells of Capsicumannuum var. abbreviatum. The International Journal of Plant Reproductive Biology, 6(1), 31–34.

Barendsen, G. W., Broerse, J. J. (1969). Experimental radiotherapy of a rat rhabdomyosarcoma with 15 MeV neutrons and 300 kV X-rays. European Journal of Cancer, 5, 373–391.

Ng, C. Y., Kong, E. Y., Konishi, T. (2015). Low-dose neutron dose response of zebra fish embryos obtained from the neutron exposure accelerator system for biological effect experiments (NASBEE) facility. Radiation Physics and Chemistry, 114, 12–17.

Saeed, A., Raouf, G. A., Nafee, S. S. (2015). Effects of Very Low Dose Fast Neutrons on Cell Membrane and Secondary Protein Structure in Rat Erythrocytes. PLoS One, 10(10), e0139854. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0139854

Zhang, J., He, Y., Shen X. (2016). γ-H2AX responds to DNA damage induced by long-term exposure to combined low-dose-rate neutron and γ -ray radiation. Mutation Research, 795, 36–40.

Zhang, D. Q., Liu, Q. J., Zhang, Q. Z. (2015). Dose-effect of ionizing radiation-induced PIG3 gene expression alteration in human lymphoblastoid AHH-1 cells and human peripheral blood lymphocytes. International Journal of Radiation Biology, 91(1), 71–80.

Chang, G. M., Gao, Y. B., Wang, S. M. (2015). Protecting intestinal epithelial cell number 6 against fission neutron irradiation through NF-кB signaling pathway. BioMed Research International, 124721. doi.10.1155/2015/124721.

Miyatake, S., Kawabata, S., Hiramatsu, R. (2016). Boron Neutron Capture Therapy for Malignant Brain Tumors. Neurol Med Chir (Tokyo), 56(7), 361-371. doi: 10.2176/nmc.ra.2015-0297.

Kuznetsov, K. A., Kyzym, P. S., Onishchenko, G. M., Berezhnoy, A. Y., Shckorbatov, Y. G. (2015). Chromatin changes under exposure to neutron radiation. Advances in Cell Biology and Biotechnology: Proceedings of the International Conference (p. 83). Lviv, Ukraine.

Shckorbatov, Y. (2012). The state of chromatin as an integrative indicator of cell stress.

In Simpson N. M. (Ed), Stewart V.J. (Ed). New Developments in Chromatin Research, 123–144.

Dumont, J., Euwart, D., Mei, B., Estes, S., Kshirsagar, R. (2016). Human cell lines for biopharmaceutical manufacturing: history, status, and future perspectives. Critical reviews in biotechnology, 36(6), 1110-1122.

Arnette, C., Koetsier, J. L., Hoover, P., Getsios, S., Green, K. J. (2016). In vitro model of the epidermis: connecting protein function to 3D structure. In Methods in enzymology, Academic Press, 569, 287–308.

Demirovic, D., Rattan, S. I. (2011). Curcumin induces stress response and hormetically modulates wound healing ability of human skin fibroblasts undergoing ageing in vitro. Biogerontology, 12(5), 437–444.

Shckorbatov, Y. G., Shakhbazov, V. G., Bogoslavsky, A. M. (1995). On age-related changes of cell membrane permeability in human buccal epithelium cells. Mech. Ageing Develop., 83, 87-90.

Wakeford, R. (2010). The meaning of low dose and low dose-rate. J. Radiol. Prot. 30(1), 1-3.

Hurem, S., Martıґn, L.M., Brede, D., Skjerve, E., Nourizadeh-Lillabadi R., Lind O.C., …Lyche J.L. (2017). Dose-dependent effects of gamma radiation on the early zebrafish development and gene expression. PLoS ONE, 12(6): e0179259. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0179259

Suman, S., Kumar, S., Moon, B. H. (2015). Relative Biological Effectiveness of Energetic Heavy Ions for Intestinal Tumorigenesis Shows Male Preponderance and Radiation Type and Energy Dependence in APC1638N/+ Mice. Int. J. Radiation Oncol. Biol. Phys., 95(1), 131–138.

Virhov, A. I., Dudkin, V. E. Kovalev, E. E. (Ed) et al. (1978). Atlas dozovyh harakteristik vneshnego ionizirujushhego izluchenija: Spravochnik. Moscow : Atomizdat (in Russian).

Batani, D., Conti, A., Masini, A., Milani, M., Costato, M., Pozzi, A., Triglia, A. (1996). Biosystem response to soft-X-rays irradiation: non-monotonic effects in the relevant biological parameters of yeast cells. Il Nuovo Cimento D, 18(5), 657–662.

Joshi, G.S., Joiner, M.C., Tucker, J.D. (2014). Cytogenetic characterization of low-dose hyper-radiosensitivity in Cobalt-60 irradiated human lymphoblastoid cells. Mutation Research, 770, 69–78.

Kudryasheva, N. S., Rozhko, T. V. (2015). Effect of low-dose ionizing radiation on luminous

marine bacteria: radiation hormesis and toxicity. J. Environ Radioact. 142, 68–77. doi: 10.1016/j.jenvrad.2015.01.012.

Murley, J. S., Arbiser, J. L., Weichselbaum, R. R., Grdina, D. J. (2018). ROS Modifiers and NOX4 Affect the Expression of the Survivin-Associated Radio-Adaptive Response. Free Radical Biology and Medicine. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2018.04.547

Опубліковано
2018-12-04
Цитовано
0 статей
Як цитувати
Kuznetsov, K., Kyzym, P., Berezhnoy, A., Shchus, A., Onishchenko, G., & Shckorbatov, Y. (2018). Реакція клітин букального епітелію людини на низькоінтенсивне нейтронне опромінювання. Біофізичний вісник, (40), 17-25. https://doi.org/10.26565/2075-3810-2018-40-02
Розділ
Дія фізичних факторів на біологічні об'єкти