Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2019. Том 64. № 1. С. 5–14
РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ
DOI: 10.12737/article_5c55fb17a02054.31513592
Ю.П. Семочкина1, А.В. Родина1, Е.Ю. Москалева1, Е.С. Жорова2, В.П. Сапрыкин2, С.С. Арзуманов1, В.В. Сафронов3
Злокачественная трансформация мезенхимальных стволовых клеток из разных тканей мыши после смешанного гамма-нейтронного облучения in vitro
1. Научно-исследовательский центр «Курчатовский институт», Москва. E-mail:
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
;
2. Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России, Москва;
3. Лаборатория космического материаловедения, Калуга, Россия
Ю.П. Семочкина – м.н.с.;
А.В. Родина – в.н.с., к.б.н.;
Е.Ю. Москалева – в.н.с., д.б.н., проф., член Европейского общества по радиационным исследованиям (ERRS);
Е.С. Жорова – в.н.с., к.б.н.;
В.П. Сапрыкин – в.н.с., д.м.н.;
С.С. Арзуманов – зам. руководителя отдела, к.ф.-м.н.;
В.В. Сафронов – с.н.с., к.ф.-м.н.
Реферат
Цель: Изучение возможности злокачественной трансформации контрольных и облученных мезенхимальных стромальных стволовых клеток (МСК) из костного (КМ) и головного (ГМ) мозга и из жировой ткани (ЖТ) мыши и секреции ряда цитокинов этими клетками при действии смешанного γ-нейтронного (γ,n) излучения и γ-излучения.
Материал и методы: МСК выделяли и культивировали по общепринятым протоколам. γ,n-облучение проводили коллимированным пучком нейтронов и гамма-квантов на специальной станции ядерного реактора ИР-8. МСК облучали на 29 пассаже в дозах 0,05; 0,5 и 2 Гр, культивировали на протяжении 10 пассажей и трансплантировали подкожно по 1×106 клеток сингенным мышам линии C57BL/6. γ-облучение МСК проводили на гамма-установке ГУТ-200М в дозах 0,1–6 Гр. Уровень цитокинов в культуральной среде МСК определяли с помощью иммуноферментного метода.
Результаты: Обнаружено уменьшение ОБЭ при увеличении дозы облучения от 0,5 до 2,0 Гр. Максимальное среднее для всех МСК значение ОБЭ, равное 5,5, наблюдали при дозе 0,5 Гр. При увеличении дозы до 2 Гр ОБЭ в среднем снижалась до 2,5, а при увеличении дозы γ-излучения до 4,0 Гр – до 2,0. Действие γ,n-излучения на МСК из костного мозга мыши в дозах 0,05–2 Гр приводит к их злокачественной трансформации, а трансплантация облученных МСК КМ сингенным мышам вызывает развитие фибросарком с активной пролиферацией клеток. При введении контрольных МСК КМ и контрольных и облученных МСК ГМ и МСК ЖТ опухоли обнаружены не были. При подкожном введении МСК ЖТ, как и в случае МСК ГМ, после действия γ-излучения в дозах 0,1, 1 и 6 Гр, в отличие от МСК КМ, опухоли обнаружены не были. Опухоли содержали включения из производных тканей мезенхимного происхождения – мышечной, жировой, хрящевой и костной. В случае опухоли, развившейся после трансплантации подвергнутых γ,n-облучению в дозе 0,05 Гр МСК КМ, был обнаружен метастаз в плечо с проникновением опухолевых клеток между мышечными волокнами. Из опухолей получены линии клеток перевиваемой фибросаркомы мыши. При анализе уровня цитокинов TGFβ, VEGF, HGF и IL6 их наиболее высокий уровень обнаружен в культуральной среде МСК ЖТ. При действии γ,n-излучения и γ-излучения имеет место изменение профиля секреции исследованных цитокинов.
Заключение: Показана высокая чувствительность МСК КМ к злокачественной трансформации при действии γ,n-излучения и устойчивость к трансформации МСК ГМ и МСК ЖТ мыши к действию γ- и γ,n-излучения. Наиболее высокий уровень секреции цитокинов TGFβ, VEGF, HGF и IL6 МСК обнаружен в культуральной среде МСК ЖТ. Изменение профиля секреции цитокинов после облучения зависело от дозы и типа облучения.
Ключевые слова: мезенхимальные стволовые клетки, злокачественная трансформация, радиационный канцерогенез, γ,n‑излучение, γ-излучение, нейтроны, костный мозг, головной мозг, жировая ткань, цитокины, мыши
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Zacharatou Jarlskog C., Paganetti H. Risk of developing second cancer from neutron dose in proton therapy as function of field characteristics, organ, and patient age // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2008. Vol.72. № 1. P. 228–235. DOI: 10.1016/j.ijrobp.2008.04.069.
2. Мусабаева Л.И., Головков В.М. Терапия быстрыми нейтронами в онкологии // Сибирский онкологический журнал. 2015. № 2. С. 88–94.
3. Taddei P.J., Mirkovic D., Fontenot J.D. et al. Stray radiation dose and second cancer risk for a pediatric patient receiving craniospinal irradiation with proton beams // Phys. Med. Biol. 2009. Vol. 54. № 8. Р. 2259–2275. DOI: 10.1088/0031-9155/54/8/001.
4. Newhauser W.D., Durante M. Assessing the risk of second malignancies after modern radiotherapy // Nat. Rev. Cancer. 2011. Vol. 11. № 6. P. 438–448. DOI: 10.1038/nrc3069.
5. Stem Cell Biology with Respect to Carcinogenesis Aspects of Radiological Protection // ICRP Publication 131 // Ann. ICRP. Vol. 44. № 3/4. P. 7–357. DOI: 10.1177/0146645315595585.
6. Москалева Е.Ю., Семочкина Ю.П., Родина А.В. и соавт. Влияние облучения на мезенхимальные стволовые клетки костного и головного и мозга мыши и их способность индуцировать опухоли // Радиац. биология. Радиоэкология. 2017. Т. 57. № 3. С. 245–256.
7. Moskaleva E.Yu., Zhorova E.S., Semochkina Yu.P. et al. Characteristics of tumors that have developed in mice injected with syngenic irradiated mesenchymal stem cells of bone marrow // Cell Tissue Biol. 2017. Vol. 11. № 5. P. 381–388.
8. Zuk P.A., Zhu M., Mizuno H. et al. Multilineage cells from human adipose tissue: implications for cell-based therapies // Tissue Eng. 2001. Vol. 7. № 2. P. 211–228. DOI: 10.1089/107632701300062859.
9. Арзуманов С.С., Сафронов В.В., Стрепетов А.Н. Определение поглощенной в биологическом образце дозы при смешанном гамма-нейтронном облучении // Журнал техн. физики. 2018. Т. 8. № 10. С. 1581–1584.
10. Малета Ю.С., Тарасов В.В. Непараметрические методы статистического анализа в биологии и медицине. – М.: МГУ. 1982. 178 с.
11. Wolf C., Lafuma J., Masse R. et al. Neutron RBE for induction of tumors with high lethality in Sprague-Dawley rats // Radiat. Res. 2000. Vol. 154. № 4. P. 412–420.
12. Broerse J.J., van Bekkum D.W., Zoetelief J., Zurcher C. Relative biological effectiveness for neutron carcinogenesis in monkeys and rats // Radiat. Res. 1991. Vol. 128. (Suppl 1). P. S128–S135.
13. Kamiya K., Inoh A., Fujii Y. et al. High mammary carcinogenicity of neutron irradiation in rats and its promotion by prolactin // Jpn. J. Cancer Res. 1985. Vol. 76. № 6. P. 449–456.
Для цитирования: Семочкина Ю.П., Родина А.В., Москалева Е.Ю., Жорова Е.С., Сапрыкин В.П., Арзуманов С.С., Сафронов В.В. Злокачественная трансформация мезенхимальных стволовых клеток из разных тканей мыши после смешанного гамма-нейтронного облучения in vitro // Мед. радиология и радиационная безопасность. 2019. Т. 64. № 1. С. 5–14.
PDF (RUS) Полная версия статьи