Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các hiệu ứng cộng hưởng của việc ươm triệu trong các bioreactor xoay và bức xạ γ-irradiation 60Co liều thấp tích lũy trên các tế bào lymphoblastoid người bất tử
Tóm tắt
Môi trường không gian phức tạp có thể ảnh hưởng đến cấu trúc và chức năng của tế bào. Các kết quả nghiên cứu về sinh học không gian đã cho thấy rằng các yếu tố đột biến chính trong không gian là tình trạng vi trọng lực và bức xạ ion hóa. Ngoài ra, các hiệu ứng đồng hợp có thể của bức xạ và vi trọng lực trên tế bào người vẫn chưa được hiểu rõ. Trong nghiên cứu này, các tế bào lymphoblastoid người được thiết lập từ bạch cầu lympho ngoại vi của người và các tế bào này được điều trị với liều thấp (0,1, 0,15 và 0,2 Gy) bức xạ γ-irradiation 60Co tích lũy và vi trọng lực giả định [đạt được bằng cách nuôi cấy tế bào trong Hệ thống Nuôi cấy Tế bào Xoay (RCCS)]. Các chỉ số thường được sử dụng để đánh giá tổn thương tế bào như tỷ lệ micronucleus, chu kỳ tế bào và chỉ số nguyên phân đã được nghiên cứu. Công việc trước đây đã chứng minh rằng gen Gadd45 (protein 45 chỉ thị sự ngừng phát triển và tổn thương DNA) tăng lên theo mối quan hệ liều- hiệu ứng, và có thể sẽ là một liều lượng sinh học mới để ghi lại tổn thương do bức xạ. Do đó, sự biểu hiện của Gadd45 cũng được phát hiện trong nghiên cứu này. Tỷ lệ micronucleus và sự biểu hiện của gen Gadd45α tăng lên theo liều bức xạ và cao hơn nhiều sau khi ấp trong bioreactor xoay so với nhóm bức xạ tĩnh, trong khi sự tăng trưởng tế bào sau khi ấp trong bioreactor xoay giảm cùng lúc. Những kết quả này chỉ ra các hiệu ứng đồng hợp của vi trọng lực giả định và bức xạ liều thấp trong các tế bào người. Tổn thương tế bào do bức xạ γ-irradiation gia tăng dưới điều kiện vi trọng lực giả định. Các kết quả của chúng tôi cho thấy rằng trong suốt các chuyến bay dài hạn và vừa, cơ thể con người có thể bị tổn thương bởi bức xạ liều thấp tích lũy, và tổn thương này thậm chí sẽ tăng lên bởi vi trọng lực trong không gian.
Từ khóa
#bức xạ ion hóa #vi trọng lực #tế bào lymphoblastoid #tổn thương tế bào #sinh học không gianTài liệu tham khảo
Amundson, S.A., Do, K.T., Fornace, A.J.: Induction of stress genes by low doses of gamma rays. Radiat. Res. 152(3), 225–231 (1999)
Blakely, W.F., Miller, A.C., Grace, M.B., McLeland, C.B., Luo, L., Muderhwa, J.M., Miner, V.L., Prasanna, P.G.: Radiation biodosimetry: applications for spaceflight. Adv. Space Res. 31(6), 1487–1493 (2003)
Bücker, H., Horneck, G., Reitz, G., Graul, E.H., Berger, H., Hoffken, H., Ruther, W., Heinrich, W., Beaujean, R.: Embryogenesis and organogenesis of Carausius morosus under spaceflight conditions. Naturwissenschaften 73, 433–434 (1986)
Bustin, S.A., Benes, V., Garson, J.A., Hellemans, J., Huggett, J., Kubista, M., Mueller, R., Nolan, T., Pfaffl, M.W., Shipley, G.L., Vandesompele, J., Wittwer, C.T.: The MIQE guidelines: minimum information for publication of quantitative real-time PCR experiments. Clin. Chem. 55(4), 611–622 (2009)
Cai, Z., Zhang, L., Shu, J., Zuo, P.: The biology effect of space environments to cells. J. Chin. J. Rehab. Theor. Pract. 11(1), 42–44 (2005)
Cogoli-Greuter, M., Sciola, L., Pippia, P., Bechler, B., Sechi, G., Lorenzi, G., Cogoli, A.: Mitogen binding, cytoskeleton patterns and motility of T lymphocytes in microgravity. In: ESA SP–1206, pp. 59–70 (1997)
Dai, Z., Tan, Y., Yang, F., Qu, L., Zhang, H., Wan, Y., Li, Y.: Altered actin dynamics and functions of osteoblast-like cells in parabolic flight may involve ERK1/2. Microgravity Sci. Technol. 23, 19–27 (2011)
Fedorenko, B., Druzhinin, S., Yudaeva, L., Petrov, V., Akatov, Y., Snigiyova, G., Novitskaya, N., Shevchenko, V., Rubanovich, A.: Cytogenetic studies of blood lymphocytes from cosmonauts after long-term space flights on Mir station. Adv. Space Res. 27(2), 355–359 (2001)
Fornace, Jr., A.J., Alamo, Jr., I., Hollander, M.C.: DNA damage-inducible transcripts in mammalian cells. Proc. Natl. Acad. Sci. 85, 8800–8804 (1988)
Fornace, Jr., A.J., Nebert, D., Hoilander, M.C., Papathanasiou, M., Fargnoli, J. Holbrook, N.: Mammalian genes coordinately regulated by growth arrest signals and DNA damaging agents. Mol. Cell. Biol. 9, 4196–4203 (1989)
Gajdusek, C., Onoda, K, London, S., Johnson, M., Morrison, R., Mayberg, M.: Early molecular changes in irradiated aortic endothelium. J. Cell Physiol. 188(1), 8–23 (2001)
Gao, W., Zhao, S., Xue L., Xiao, P.: Leaf ultrastructural changes of Platycodon grandiflorium after space flight. Chin. J. Chin. Mater. Med. 24, 77–83 (1999)
George, K., Wu, H., Willingham, V., Cucinotta, F.A.: Analysis of complex type chromosome exchanges in astronauts’ lymphocytes after space flight as a biomarker of high-LET exposure. J. Radiat. Res. 43, S129–S132 (2002)
George, K., Durante, M., Willinghan, V., Wu, H., Yang, T.C., Cucinotta, F.A.: Biological effectiveness of accelerated particles for the induction of chromosome damage measured in metaphase and interphase human lymphocytes. Radiat. Res. 160, 425–435 (2003)
Gersey, B., Sodolak, J., Hada, M., Saganti, P., Wilkin, R., Cucinotta, F., Wu, H.: Micronuclei induction in human fibroblasts exposed in vitro to Los Alamos high-energy neutrons. Adv. Space Res. 40, 1754–1757 (2007)
Goodwin, T.J., Prewett, T.L., Wolf, D.A., Spaulding, G.F.: Reduced shear stress: A major component in the ability of mammalian tissues to form three-dimensional assemblies in simulated microgravity. J. Cell Biochem. 51, 301–311 (1993)
Grace, M.B., McLeland, C.B., Blakely, W.F.: Real-time quantitative RT-PCR assay of GADD45 gene expression changes as a biomarker for radiation biodosimetry. Int. J. Radiat. Biol. 78(11), 1011–1021 (2002)
Gramantieri, L., Chieco, P., Giovannini, C., Lacchinia, M., Trere, D., Grazi, G.L., Venturi, A., Bolondi, L.: GADD45-a expression in cirrhosis and hepatocellular carcinoma: relationship with DNA repair and proliferation. Human Pathol. 36, 1154–1162 (2005)
Hada, M., Cocinotta, F.A., Gonda, S.R., Wu, H.: mBAND analysis of chromosomal aberrations in human epithelial cells exposed to low- and high-LET radiation. Radiat. Res. 168, 98–105 (2007)
Hei, T., Wu, L., Liu, S., Vannais, D., Waldren, C.A., Randers-Pehrson, G.: Mutagenic effects of a single and an exact number of alpha particles in mammalian cells. Proc. Natl. Acad. Sci. 94(8), 3765–3770 (1997)
Horneck, G., Rettberg, P., Baumstark-Khan, C., Rink, H., Kozubek, S., Schäfer, M., Schmitz, C.: DNA repair in microgravity: studies on bacteria and mammalian cells in the experiments REPAIR and KINETICS. J. Biotechnol. 47(2–3), 99–112 (1996)
Horneck, G., Rettberg, P., Kozubek, S., Baumstark-Khan, C., Rink, H., Schäfer, M., Schmitz, C.: The influence of microgravity on repair of radiation-induced DNA damage in bacteria and human fibroblasts. Radiat. Res. 147(3), 376–84 (1997)
Horneck, G.: Impact of microgravity on radiobiological processes and efficiency of DNA repair. Mutat. Res. 430, 221–228 (1999)
Huang, X., Liu, A., Yu, Y., Ma, L., Shi, R., Lv, F., Jiang, Y., Sun, W., Xue, Y., Fu, S., Li, P.: Establishment and preservation of immortal lymphoblastoid cell lines of the 10 ethnic groups in China. Hereditas 24(6), 643–645 (2002)
Ingram, M., Techy, G.B., Saroufeem, R., Yazan, O., Narayan, K.S., Goodwin, T.J., Spaulding, G.F.: Three-dimensional growth patterns of various human tumor cell lines in simulated weightlessness of a NASA bioreactor. In Vitro Cell Dev. Biol. Anim. 33, 459–466 (1997)
Jagtap, S.S., Awhad, R.B., Santosh, B., Vidyasagar, P.B.: Effects of clinorotation on growth and chlorophyll content of rice seeds. Microgravity Sci. Technol. 23, 41–48 (2011)
Jiang, P.D.: Space Biology, pp. 1–3. Qing Dao Publishing House, Qing (1999)
Jung, S.Y., Bowers, S.D., Willarda, S.T.: Simulated weightlessness influences bovine oocyte in vitro fertilization and preimplantation embryo development. J. Anim Vet. Adv. 9, 1807–1814 (2009)
Kawata, T., Durante, M., Furusawa, Y., George, K., Ito, H., Wu, H., Cucinotta, F.A.: G2-chromosome aberrations induced by high-LET radiations. Adv. Space Res. 27(2), 383–391 (2001)
Kawata, T., Ito, H., Motoori, K., Ueda, T., Shigematsu, N., Furusawa, Y., Durante, M., George, K., Wu, H., Cucinotta, F.A.: Induction of chromatin damage and distribution of isochromatid breaks in human fibroblast cells exposed to heavy ions. J. Radiat. Res. 43, S169–S173 (2002)
Kawata, T., Ito, H., George, K., Wu, H., Uno, T., Isobe, K., Cucinotta, F.A.: Radiation-induced chromosome aberrations in ataxia telangiectasia cells: High frequency of deletions and misrejoining detected by fluorescence in situ hybridization. Radiat. Res. 159, 597–603 (2003)
Kawata, T., Ito, H., George, K., Wu, H., Cucinotta, F.A.: Chromosome aberrations induced by high-LET radiations. Biol Sci. Space. 18(4), 216–223 (2004)
Kiefer, J., Pross, H.D.: Space radiation effects and microgravity. Mutat. Res. 430, 299–305 (1999)
Kotani, E., Furusawa, T., Nagaoka, S., Nojima, K., Fujii, H., Sugimura, Y., Ichida, M., Suzuki, E., Nagamatsy, A., Todo, T., Ikenaga, M.: Somatic mutation in larvae of the silkworm, Bombyx mori, induced by heavy irradiation to diapause eggs. J. Radiat. Res. 43, 193–198 (2003)
Li, X., Anken, R.H., Wang, G., Hilbig, R., Liu, Y.: Effects of wall vessel rotation on the growth of larval zebrafish inner ear otoliths. Microgravity Sci. Technol. 23, 13–18 (2011)
Liu, B., Dong, Y., Song, Y., Zheng, X.F., Sun, Z.X.: Evalutation of the feasibility with Gadd45 as a radiation biodosimeter. J. Radiat. Res. Radiat. Proc. 26(3), 129–133 (2008)
Margaret, A.A., Fred, C.J., Harvey, R., Eng, M.T.: Lymphocytes transformed by Epstein–Barr Virus, Induction of nuclear antigen reactive with antibody in rheumatoid arthritis. J. Exp. Med. 147, 1018–1027 (1978)
Mognato, M., Celotti, L.: Modeled microgravity affects cell survival and HPRT mutant frequency, but not the expression of DNA repair genes in human lymphocytes irradiated with ionizing radiation. Mutat. Res. 578(1–2), 417–429 (2005)
Moore, D., Cogoli, A.: Gravitational and space biology at the cellular level. Biol Med Res. Space. 1–106 (1996)
Mosesso, P., Schuber, M., Seibt, D., Schmitz, C., Fiore, M., Schinoppi, A., Penna, S., Palitti, F.: X-ray-induced chromosome aberrations in human lymphocytes in vitro are potentiated under simulated microgravity conditions (Clinostat). Phys. Med. 17(1), 264–266 (2001)
Nickerson, C.A., Ott, C.M., Wilson, J.W., Ramamurthy, R., Pierson, D.L.: Microbial responses to microgravity and other low-shear environment. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 68(2), 345–361 (2004)
Papathanasiou, M.A., Kerr, N.C., Robbins, J.H., McBride, O.W., Alamo, I. Jr., Barrett, S.F., Hickson, I.D., Fornace, A.J. Jr.: Induction by ionizing radiation of the gadd45 gene in cultured human cells: Lack of mediation by protein kinase C. Mol. Cell. Biol. 11, 1009–1016 (1991)
Paulsen, K., Thiel, C., Timm, J., Schmidt, P., Huber, K., Taube, R.S., Hemmersbach, R., Seibt, D., Kroll, H., Grote, K., Zipp, F., Schneider-Stock, R., Cogoli, A., Hilliger, A., Engelmann, F., Ullrich, O.: Microgravity-induced alterations in signal transduction in cells of the immune system. Acta Astronaut. 67, 1116–1125 (2010)
Qi, Z., Chen, M., Li, X.: Biostack experiment on board Russian Biosatellite. Space Med. Med. Eng. 9(1), 28 (1996)
Ramana, V. Gutala, P., Hemachandra, R.: The use of real-time PCR analysis in a gene expression study of Alzheimer’s disease post-mortem brains. J. Neurosci. Methods 132, 101–107 (2004)
Reitz, G., Bücker, H., Facius, R., Horneck, G., Graul, E.H., Berger, H., Rüther, W., Heinrich, W., Beaujean, R., Enge, W., Alpatov, A.M., Ushakov, I.A., Zachvatkin, Yu.A., Mesland, D.A.: Influence of cosmic radiation and/or microgravity on development of Carausius morosus. Adv. Space Res. 9(10), 161–173 (1989)
Reitz, G., Bücker, H., Lindberg, C., Hiendl, O.C., Rüther, W., Graul, E.H., Beaujean, R., Alpatov, A.M., Ushakov, I.A., Zachvatkin, Y.H.: Radiation and microgravity effects observed in the insect system Carausius morosus. Int. J. Radiat. Appl. Instrum. Nucl. Tracks Radiat. Meas. 20(1), 233–239 (1992)
Schwarz, R.P., Goodwin, T.J., Wolf, D.A.: Cell culture for three-dimensional modeling in rotating-wall vessels: An application of simulated weightlessness. J. Tissue Cult. Methods 14, 51–57 (1992)
Sciola, L., Cogoli-Greuter, M., Cogoli, A., Spano, A., Pippia, P.: Influence of microgravity on mitogen binding and cytoskeleton in Jurkat cells. Adv. Space Res. 24(6), 801–805 (1999)
Setlow, R.B.: The U.S. National Research Council’s view of the radiation hazards in space. Mutat. Res. 403(2), 169–175 (1999)
Shimada, N., Sokunbi, G., Moorman, S.J.: Changes in gravitational force affect gene expression in developing organ systems at different developmental times. BMC Dev. Biol. 5(10), 1–9 (2005)
Siafakas, A.R., Richardson D.R.: Growth arrest and DNA damage-45 alpha (GADD45). Int. J. Biochem. Cell Biol. 41, 986–989 (2009)
Unsworth, B.R., Lelkes, P.I.: Growing tissues in microgravity. Nat. Med. 4, 901–907 (1998)
Wang, Y., Zhu, Y., Kong, X.: The research and usage of micronuclei. Chongqing Med. J. 5(5), 617–619 (2003)
Wu, D.: Radiology, p. 52. Military Medical Sciences Press, Beijing (2001)
Wu, H., Durante, M.: A biophysical model for estimating the frequency of radiation-induced mutations resulting from chromosomal translocations. Adv. Space Res. 27(2), 361–367 (2001)
Wu, H., Furusawa, Y., George, K., Kawata, T., Cucinotta, F.A.: Analysis of unrejoined chromosomal breakage in human fibroblast cells exposed to low- and high-LET radiation. J. Radiat. Res. 43, S181–S185 (2002)
Wu, H., Durante, M., Furusawa, Y., George, K., Kawata, T., Cucinotta, F.A.: Truly incomplete and complex exchanges in prematurely condensed chromosomes of human fibroblasts exposed in vitro to energetic heavy ions. Radiat. Res. 160, 418–424 (2003)
Yang, F., Li, Y., Ding, B., Nie, J., Wang, H., Zhang, X., Wang, C., Ling, S., Ni, Z., Dai Z., Tan, Y., Wan, Y.: Reduced function and disassembled microtubules of cultured cardiomyocytes in spaceflight. Chin. Sci. Bull. 53(5), 561–567 (2008)
Zhang, Y., Clement, J.Q., Gridley, D.S., Rodhe, L.H., Wu, H.: Protein expression profile changes in human fibroblasts induced by low dose energetic protons. Adv. Space Res. 44, 1450–1456 (2009)
Zou, L., Cui, S., Zhong J., Yi, Z., Sun Y., Fan, Y., Zhuang, F.: Simulated weightlessness induce apoptosis and down-regulation of erythropoietin receptor of UT-7/EPO cells. Adv. Space Res. 46, 1237–1244 (2010)