Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2025. Том 70. № 5
DOI:10.33266/1024-6177-2025-70-5-23-27
М.А. Игнатов1, 2, А.К. Чигасова1, 2, 3, А.А. Осипов2, Н.Ю. Воробьева1, 2,
Ю.А. Федотов1, 2, Дн.М.Алексеев1, Т.И. Гимадова1, А.Н. Башков1,
Ю.Д. Удалов1,А.Н. Осипов1, 2
ИЗМЕНЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ФОКУСОВ БЕЛКОВ РЕПАРАЦИИ ДНК В МЕЗЕНХИМАЛЬНЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТКАХ ЧЕЛОВЕКА, ОБЛУЧЕННЫХ НА КОМПЬЮТЕРНОМ ТОМОГРАФЕ
1 Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России, Москв
2 Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, Москва
3 Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Москва
Контактное лицо: Андреян Николаевич Осипов, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Реферат
Цель работы: Сравнительный анализ изменений количества фокусов γН2AX, 53BP1 и pATM в мезенхимальных стволовых/стромальных клетках (МСК) человека после облучения во время однократной и пятикратной последовательной компьютерной томографии (КТ). Дополнительно, в качестве позитивного контроля, исследовали изменения этих показателей после облучения клеток на рентгеновской установке в дозе 2000 мГр.
Материал и методы: В работе использовали первичную культуру МСК человека, полученную из коллекции ООО «БиолоТ» (Россия). Для облучения клеток использовали компьютерный томограф TOSHIBA AQUILION 64 (Япония). Дозиметрическое сопровождение осуществлялось термолюминесцентным методом с использованием алюмофосфатных дозиметров и дозиметров на основе бората магния. Для сравнительных исследований и получения позитивного контроля использовали рентгеновскую биологическую установку РУСТ-М1 (Россия), оснащенную двумя рентгеновскими излучателями (поглощенная доза 2000 мГр, мощность дозы 0.85 Гр/мин). Для количественной оценки фокусов γН2АХ, 53BP1 и pATM использовали иммуноцитохимическое окрашивание с использованием антител к γН2АХ, 53BP1 и pATM. Статистическую значимость оценивали с использованием дисперсионного анализа (ANOVA).
Результаты: Проведенные исследования показали, что облучение МСК во время КТ (поглощенные дозы в случае однократной КТ приблизительно 88 мГр) вызывает статистически значимое увеличение количества фокусов белков γН2AX, 53BP1 и pATM, регистрируемых через 0,5 ч после облучения. Однако уже через 24 ч после облучения не было отмечено статистически значимого повышенного количества остаточных фокусов γН2AX, 53BP1 и pATM по сравнению с контрольными значениями. В целом, комплексную оценку количества фокусов белков γН2AX, 53BP1 и pATM можно рекомендовать для ранней биодозиметрии облучения во время КТ.
Ключевые слова: компьютерная томография, рентгеновское излучение, малые дозы, мезенхимальные стволовые клетки, репарация ДНК, γH2AX, 53BP1, рАТМ
Для цитирования: Игнатов М.А., Чигасова А.К., Осипов А.А., Воробьева Н.Ю., Федотов Ю.А., Алексеев Дн.М., Гимадова Т.И., Башков А.Н., Удалов Ю.Д., Осипов А.Н. Изменения количества фокусов белков репарации ДНК в мезенхимальных стволовых клетках человека, облученных на компьютерном томографе // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2025. Т. 70. № 5. С. 23–27. DOI:10.33266/1024-6177-2025-70-5-23-27
Список литературы
1. Han M.A., Kim J.H. Diagnostic X-Ray Exposure and Thyroid Cancer Risk: Systematic Review and Meta-Analysis. Thyroid. 2018;28;2:220-8. doi: 10.1089/thy.2017.0159.
2. Krille L., Dreger S., Schindel R, Albrecht T, Asmussen M, Barkhausen J, et al. Risk of Cancer Incidence before the Age of 15 Years after Exposure to Ionising Radiation from Computed Tomography: Results from a German Cohort Study. Radiat Environ Biophys. 2015;54;1:1-12. doi: 10.1007/s00411-014-0580-3.
3. Kim E.E., Cenzer I., Graham F.J., Kang J., Lee S.J., Rustagi A.S. Time to Benefit for Lung Cancer Screening: a Systematic Review and Survival Meta-Analysis. Am J Prev Med. 2025:107736. doi: 10.1016/j.amepre.2025.107736.
4. Ostrowski M., Marjanski T., Rzyman W. Low-Dose Computed Tomography Screening Reduces Lung Cancer Mortality. Adv Med Sci. 2018;63;2:230-6. doi: 10.1016/j.advms.2017.12.002.
5. Bushmanov A., Vorobyeva N., Molodtsova D., Osipov A.N. Utilization of DNA Double-Strand Breaks for Biodosimetry of Ionizing Radiation Exposure. Environmental Advances. 2022:8. doi: 10.1016/j.envadv.2022.100207.
6. Mah L.J., El-Osta A., Karagiannis T.C. Gamma H2ax: a Sensitive Molecular Marker of DNA Damage and Repair. Leukemia. 2010;24;4:679-86. doi: 10.1038/leu.2010.6.
7. Pustovalova M.V., Nekrasov V.D., Andreev E.V., Fadeikina I.N., Leonov S.V., Nechaev A.N., et al. Synthesized Using β-Cyclodextrin Silver and Gold Nanoparticles as Radiosensitizers in Breast Cancer Radiotherapy. Medical Radiology and Radiation Safety. 2025;70;2:35-9. doi: 10.33266/1024-6177-2025-70-2-35-39.
8. Jakl L., Markova E., Kolarikova L., Belyaev I. Biodosimetry of Low Dose Ionizing Radiation Using DNA Repair Foci in Human Lymphocytes. Genes (Basel). 2020;11:1. doi: 10.3390/genes11010058.
9. Płódowska M., Krakowiak W., Węgierek-Ciuk A., Lankoff A., Szary K., Lis K., et al. Hypothermia Differentially Modulates the Formation and Decay of NBS1, γH2AX and 53BP1 Foci in U2OS Cells Exposed to Gamma Radiation. Scientific Reports. 2022;12:1. doi: 10.1038/s41598-022-09829-y.
10. Osipov A., Chigasova A., Yashkina E., Ignatov M., Vorobyeva N., Zyuzikov N., et al. Early and Late Effects of Low-Dose X-ray Exposure in Human Fibroblasts: DNA Repair Foci, Proliferation, Autophagy, and Senescence. International Journal of Molecular Sciences. 2024;25:15. doi: 10.3390/ijms25158253.
11. Chigasova A.K., Pustovalova M.V., Osipov A.A., Korneva S.A., Eremin P.S., Yashkina E.I., et al. Post-Radiation Changes in The Number of Phosphorylated H2ax and Atm Protein Foci in Low Dose X-Ray Irradiated Human Mesenchymal Stem Cells. Medical Radiology and Radiation Safety. 2024;69;1:15-9. doi: 10.33266/1024-6177-2024-69-1-15-19.
12. Korneva S.A., Chigasova A.K., Osipov A.A., Ignatov M.A., Vorobyova N.Y., Saburov V.O., et al. Post-Irradiation Changes in the Number of γH2ax and Patm Protein Foci in Human Mesenchymal Stem Cells Irradiated with 14.1 MeV Neutrons. Medical Radiology and Radiation Safety. 2025;70;3:11-5. doi: 10.33266/1024-6177-2025-70-3-11-15.
13. Osipov A.A., Chigasova A.K., Yashkina E.I., Ignatov M.A., Vorobyеva N.Y., Osipov A.N. Link between Cellular Senescence and Changes in The Number and Size of Phosphorylated Histone H2ax Foci in Irradiated Human Fibroblasts. Medical Radiology and Radiation Safety. 2024;69;3:13-8. doi: 10.33266/1024-6177-2024-69-3-13-18.
14. Noubissi F.K., McBride A.A., Leppert H.G., Millet L.J., Wang X., Davern S.M. Detection and Quantification of Gamma-H2AX Using a Dissociation Enhanced Lanthanide Fluorescence Immunoassay. Sci Rep. 2021;11;1:8945. doi: 10.1038/s41598-021-88296-3.
15. Prabhu K.S., Kuttikrishnan S., Ahmad N., Habeeba U., Mariyam Z., Suleman M., et al. H2AX: A Key Player in DNA Damage Response and a Promising Target for Cancer Therapy. Biomed Pharmacother. 2024;175:116663. doi: 10.1016/j.biopha.2024.116663.
16. Rass E., Willaume S., Bertrand P. 53BP1: Keeping it Under Control, Even at a Distance from DNA Damage. Genes (Basel). 2022;13:12. doi: 10.3390/genes13122390.
17. Lei T., Du S., Peng Z., Chen L. Multifaceted Regulation and Functions of 53BP1 in NHEJ‑Mediated DSB Repair (Review). Int J Mol Med. 2022;50:1. doi: 10.3892/ijmm.2022.5145.
18. Bartova E., Legartova S., Dundr M., Suchankova J. A Role of the 53BP1 Protein in Genome Protection: Structural and Functional Characteristics of 53BP1-Dependent DNA Repair. Aging (Albany NY). 2019;11;8:2488-511. doi: 10.18632/aging.101917.
19. Shibata A., Jeggo P.A. ATM’s Role in the Repair of DNA Double-Strand Breaks. Genes (Basel). 2021;12:9. doi: 10.3390/genes12091370.
20. Marechal A., Zou L. DNA Damage Sensing by the ATM and ATR Kinases. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2013;5:9. doi: 10.1101/cshperspect.a012716.
21. Phan L.M., Rezaeian A.H. ATM: Main Features, Signaling Pathways, and Its Diverse Roles in DNA Damage Response, Tumor Suppression, and Cancer Development. Genes (Basel). 2021;12:6. doi: 10.3390/genes12060845.
22. Osipov A., Chigasova A., Belov O., Yashkina E., Ignatov M., Fedotov Y., et al. Dose Threshold for Residual γH2AX, 53BP1, pATM and p-p53 (Ser-15) Foci in X-ray Irradiated Human Fibroblasts. International Journal of Radiation Biology. 2025;101;3:254-63. doi: 10.1080/09553002.2024.2445581.
23. Gimadova T.I., Keirim-Markus I.B. Experience in Individual Skin Dosimetry at Workplaces and Associated Problems. Radiation Protection Dosimetry. 1991;39;1-3:161-4. doi: 10.1093/oxfordjournals.rpd.a081137.
24. Смирнов В.П., Боженко В.К., Гимадова Т.И., Грабовский Е.В., Грицук А.Н., Иванов А.В. и др. Летальная доза для мышей при облучении импульсным тормозным излучением сверхвысокой мощности дозы на установке Ангара-5-1 // Физика плазмы. 2018. Т.44. №12. С. 1030-5 [Smirnov V.P., Bozhenko V.K., Gimadova T.I., Grabovsky E.V., Gritsuk A.N., Ivanov A.V., et al. Lethal Dose for Mice Irradiated with Pulsed Bremsstrahlung Radiation of Ultra-High Dose Rate at the Angara-5-1 Facility. Fizika Plazmy = Plasma Physics. 2018;44;12:1030-5 (In Russ.)]. doi: 10.1134/s0367292118120132.
25. Osipov A.N., Pustovalova M., Grekhova A., Eremin P., Vorobyova N., Pulin A., et al. Low Doses of X-Rays Induce Prolonged and ATM-independent Persistence of Gamma H2AX foci in Human Gingival Mesenchymal Stem Cells. Oncotarget. 2015;6;29:27275-87. doi: 10.18632/oncotarget.4739.
26. Ingram S.P., Warmenhoven J.W., Henthorn N.T., Chadiwck A.L., Santina E.E., McMahon S.J., et al. A computational Approach to Quantifying Miscounting of Radiation-Induced Double-Strand Break Immunofluorescent Foci. Commun Biol. 2022;5;1:700. doi: 10.1038/s42003-022-03585-5.
27. Pustovalova M., Аstrelina T.A., Grekhova A., Vorobyeva N., Tsvetkova A., Blokhina T., et al. Residual Gamma H2AX foci Induced by Low Dose X-Ray Radiation in Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells do not Cause Accelerated Senescence in the Progeny of Irradiated Cells. Aging (Albany NY). 2017;9;11:2397-410. doi: 10.18632/aging.101327.
PDF (RUS) Полная версия статьи
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Исследования выполнены при поддержке РНФ (проект № 23-14-00078).
Участие авторов. Cтатья подготовлена с равным участием авторов.
Поступила: 20.05.2025. Принята к публикации: 25.06.2025.