Влияние рассеянного ионизирующего излучения на соседние нормальные клетки: исследование in vitro с использованием модели фибробластов
https://doi.org/10.25016/2541-7487-2026-0-1-52-64
Аннотация
Актуальность. Рассеянное ионизирующее излучение, возникающее от терапевтических пучков во время лучевой терапии, является недооцененным фактором, способствующим сопутствующему повреждению соседних здоровых тканей, что ухудшает результаты лечения и качество жизни пациентов.
Цель. In vitro систематически оценивались биологические эффекты рассеянного гамма-излучения на фибробласты кожи человека, расположенные вблизи облученных клеток рака молочной железы (MCF-7).
Методология. Фибробласты подвергали косвенному облучению рассеянными дозами 2,5 Гр и 5 Гр от источника 137Cs с предварительной обработкой антиоксидантом восстановленным глутатионом (GSH) или без нее. Клеточные реакции оценивали в 5 временных точках (1, 24, 48 ч, 5 дней и 10 дней), измеряли жизнеспособность, окислительный стресс (малоновый диальдегид, МДА), повреждение ДНК (кометный анализ), апоптоз (каспаза-3), некроз (ФНО-a) и целостность митохондриальной мембраны (с помощью 3D-проточной цитометрии).
Результаты и анализ. Результаты показали, что рассеянное излучение вызывает значительные повреждения фибробластов, зависящие от времени и дозы, характеризующиеся повышенным окислительным стрессом, фрагментацией ДНК, апоптозом, некрозом и митохондриальной дисфункцией, несмотря на отсутствие прямого облучения. Примечательно, что предварительная обработка GSH обеспечила существенную защиту, смягчая эти вредные эффекты, особенно при умеренных дозах.
Заключение. Эти результаты подчеркивают критическую необходимость учета рассеянного излучения при планировании лечения и указывают на потенциал антиоксидантных стратегий для защиты окружающих нормальных тканей во время лучевой терапии.
Ключевые слова
Scattered radiation,
fibroblast,
oxidative stress,
DNA damage,
apoptosis,
necrosis,
radiotherapy side effects.
Список литературы
1. Azzam E.I., Jay-Gerin J.P., Pain D. Ionizing radiation-induced metabolic oxidative stress and prolonged cell injury. Cancer Letters. 2012; 327(1–2):48–60. DOI: 10.1016/j.canlet.2011.12.012.
2. Barjaktarovic Z., Schmaltz D., Shyla A. [et al.]. Radiation-induced alterations of mitochondria in murine heart at early times after exposure to doses relevant for radiotherapy. International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics. 2011; 80(5):1541–1550. DOI: 10.1016/j.ijrobp.2011.01.040.
3. Bentzen S.M. Preventing or reducing late side effects of radiation therapy: radiobiology meets molecular pathology. Nature Reviews Cancer. 2006; 6(9):702–713. DOI: 10.1038/nrc1950.
4. Dröge W. Free radicals in the physiological control of cell function. Physiological Reviews. 2002; 82(1):47–95. DOI: 10.1152/physrev.00018.2001.
5. Forman H.J., Zhang H., Rinna A. Glutathione: Overview of its protective roles, measurement, and biosynthesis. Molecular Aspects of Medicine. 2009; 30(1–2):1–12. DOI: 10.1016/j.mam.2008.08.006.
6. Gutteridge J.M.C., Halliwell B. Free radicals and antioxidants in the year 2000: A historical look to the future. Annals of the New York Academy of Sciences. 2000; 899(1):136–147. DOI: 10.1111/j.1749-6632.2000.tb06182.x.
7. Hall E.J., Giaccia A.J. Radiobiology for the Radiologist (8th ed.). Wolters Kluwer. 2018.
8. Huang Q., Wu Y., Zhong Z. [et al.]. Protective effects of glutathione on ionizing radiation-induced oxidative stress in human endothelial cells. Journal of Radiation Research. 2011; 52(1):45–51. DOI: 10.1269/jrr.10098.
9. Hussein A.A., Haji S.M. Oxidative stress biomarkers in radiology staff exposed to scattered radiation. Journal of Radiation Research and Applied Sciences. 2023; 16(1):120–128. DOI: 10.1016/j.jrras.2023.01.010.
10. Khalaf H.M., Al-Khazraji A.M., Jasim A.H. Effects of indirect gamma radiation on tissue regeneration in experimental animals. Radiation Physics and Chemistry. 2025; 213:111018. DOI: 10.1016/j.radphyschem.2023.111018.
11. Kim J.H., Brown S.L., Kolozsvary A. [et al.]. Glutathione as a radioprotective agent in ionizing radiationinduced tissue injury. Toxicology Letters. 2009; 190(2):153–159. DOI: 10.1016/j.toxlet.2009.07.019.
12. Li L., Zhou Z., Parris A.B. [et al.]. Radiation-induced mitochondrial ROS promote mitochondrial dysfunction and cell apoptosis. Cell Death & Disease. 2014; 5(9):e1323. DOI: 10.1038/cddis.2014.295.
13. Li X., Fang P., Mai J. [et al.]. Targeting mitochondrial reactive oxygen species as novel therapy for inflammatory diseases and cancers. Journal of Hematology & Oncology. 2014; 7(1):1–19. DOI: 10.1186/1756-87227-19.
14. Mahdi A.H., Al-Sammarraie H.H., Al-Shammari A.M. Oxidative imbalance in cancer patients undergoing radiation therapy. Reports of Practical Oncology and Radiotherapy. 2024; 29(2):99–107. DOI: 10.5603/RPOR.a2024.0010.
15. Riley P.A. Free radicals in biology: oxidative stress and the effects of ionizing radiation. International Journal of Radiation Biology. 1994; 65(1):27–33. DOI: 10.1080/09553009414550041.
16. Sih B.T., Alqasim A. Selective T-cell depletion in stored whole blood using green-synthesised γ-Fe2O3 nanoparticles with gamma or laser irradiation: A comparative in-vitro study. Radiation Physics and Chemistry. 2026; In Press. DOI: 10.1016/j.radphyschem.2025.113537.
17. Spitz D.R., Azzam E.I., Li J.J., Gius D. Metabolic oxidation/reduction reactions and cellular responses to ionizing radiation: A unifying concept in stress response biology. Cancer and Metastasis Reviews. 2004; 23(3– 4):311–322. DOI: 10.1023/B:CANC.0000031769.14728.bc.
18. Srinivasan M., Devipriya N., Kalpana K.B. Glutathione protects against gamma radiation-induced oxidative damage in rats. Free Radical Biology and Medicine. 2002; 33(3):317–325. DOI: 10.1016/S08915849(02)00891-2.
19. Tofilon P.J., Fike J.R. The radioresponse of the central nervous system: a dynamic process. Radiation Research. 2000; 153(4):357–370. DOI: 10.1667/0033-7587(2000)153[0357:TROTCO]2.0.CO;2.
20. Toulany M., Rodemann H.P. Fibroblasts and their roles in radiation oncology. Radiotherapy and Oncology. 2015; 116(3):277–282. DOI: 10.1016/j.radonc.2015.09.020.
21. Wang Y., Schulte B.A., LaRue A.C. Radiation-induced lung injury: cytokine mechanisms and therapeutic targets. Current Drug Targets. 2010; 11(10):1386–1394. DOI: 10.2174/1389450111009011386.
22. Wu G., Fang Y.Z., Yang S. [et al.]. Glutathione metabolism and its implications for health. Journal of Nutrition. 2004; 134(3):489–492. DOI: 10.1093/jn/134.3.489.
23. Yousef M.I. [et al.]. Protective role of antioxidants against gamma radiation-induced oxidative stress in rat tissues. Environmental Toxicology and Pharmacology. 2009; 28(2):219–228. DOI: 10.1016/j.etap.2009.05.002.
24. Zhou H., Ivanov V.N., Hei T.K. Prolonged caspase-3 activation in irradiated and bystander cells: a key factor in the bystander effect. Cancer Letters. 2013; 335(1):133–139. DOI: 10.1016/j.canlet.2013.02.004.
Рецензия
Для цитирования:
Сих Б.Т. Влияние рассеянного ионизирующего излучения на соседние нормальные клетки: исследование in vitro с использованием модели фибробластов. Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. 2026;(1):52-64. https://doi.org/10.25016/2541-7487-2026-0-1-52-64
For citation:
Sih B.T. Impact of scattered ionizing radiation on adjacent normal cells: an in-vitro study using a fibroblast model. Medicо-Biological and Socio-Psychological Problems of Safety in Emergency Situations. 2026;(1):52-64. https://doi.org/10.25016/2541-7487-2026-0-1-52-64
Просмотров:
285
JATS XML
Послать статью по эл. почте 