Abstrakt
Målsætninger
for at sammenligne de biologiske effekter af
125I frø kontinuerlig lavdosis-rate (CLDR) stråling og
60Co γ-ray højdosis-rate (HDR) stråling på ikke-småcellet lungekræft (NSCLC ) celler.
Materialer og metoder
A549 blev H1299 og BEAS-2B celler udsat for
125I frø CLDR stråling eller
60Co γ-ray HDR stråling. Fraktionen overlevelse blev bestemt ved anvendelse af en koloni-dannende assay. Den cellecyklusprogression og apoptose blev påvist ved flowcytometri (FCM). Ekspressionen af de apoptose-relaterede proteiner caspase-3, spaltes-caspase-3 blev PARP, spaltet-PARP, BAX og Bcl-2 detekteret ved western blot-assay.
Resultater Salg
Efter bestråling med
125I frø CLDR stråling, var der en lavere overlevelse fraktion, mere udtalt cellecyklusstop (G
1 arrest og G
2 /M standsning i A549 og H1299-celler, henholdsvis) og en højere apoptotisk ratio for A549 og H1299 celler end efter
60Co γ-ray HDR stråling. Desuden afslørede western blot-assays, at
125I frø CLDR stråling bemærkelsesværdigt opreguleret ekspression af Bax, spaltes-caspase-3 og spaltes-PARP-proteiner og ned-reguleres ekspressionen af Bcl-2-proteiner i A549 og H1299-celler sammenlignet med
60Co γ-ray HDR stråling. Men der var en lille ændring i den apoptotiske forholdet og udtryk for apoptose-relaterede proteiner i normale BEAS-2B celler modtager den samme behandling.
Konklusioner
125I frø CLDR stråling førte til bemærkelsesværdig vækst hæmning af A549 og H1299 celler sammenlignet med
60Co HDR γ-ray stråling; A549-celler var de mest følsomme for stråling, efterfulgt af H1299-celler. I modsætning hertil normale BEAS-2B-celler var relativt radio-resistente. Ubalance Bcl-2 /Bax-forhold og aktiveringen af caspase-3 og PARP proteiner kunne spille en central rolle i de anti-proliferative virkninger induceret af
125I frø CLDR stråling, selv om andre muligheder ikke er blevet udelukket, og vil undersøges i fremtidige undersøgelser
Henvisning:. Wang Z, Zhao Z, Lu J, Chen Z, Mao A, Teng G, et al. (2015) En sammenligning af de biologiske effekter af
125I Frø Kontinuerlig lavdosis-Rate Stråling og
60Co højdosis-Rate Gamma stråling på ikke-småcellet lungekræft Cells. PLoS ONE 10 (8): e0133728. doi: 10,1371 /journal.pone.0133728
Redaktør: Qinghui Zhang, University of Nebraska Medical Center, UNITED STATES
Modtaget: Januar 23, 2015; Accepteret: 1 Juli 2015; Udgivet: 12. august 2015
Copyright: © 2015 Wang et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres
Data Tilgængelighed: Alle relevante data er inden for papir og dens støtte Information filer
Finansiering:. Dette arbejde blev støttet af No. 12140901402, https://www.nsfc.gov.cn, Natural Science Foundation of China, ZMW; og nr 20114014, https://www.wsjsw.gov.cn/wsj/n429/n432/n1487/n1508/userobject1ai79649.html, fonden Shanghai city sundhed og familieplanlægning Kommissionen, ZMW. De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser
Introduktion
Lungekræft er den mest almindelige kræftform og den hyppigste årsag til kræft-relaterede dødsfald i køn uafhængige populationer, der tegner sig for 14% af alle kræfttilfælde og 28% af alle kræftrelaterede dødsfald på verdensplan [1, 2] . Men ikke-småcellet lungekræft (NSCLC) udgør ca. 80-85% af alle tilfælde af lungekræft, og omkring 40% af disse patienter er diagnosticeret med fremskreden NSCLC eller medicinsk inoperabel sygdom med en 5-års samlet overlevelse på mindre . end 15% [1, 3]
Hos patienter, der er diagnosticeret med fremskreden NSCLC eller medicinsk inoperabel sygdom, strålebehandling er normalt en vigtig behandlingsmulighed; denne behandling omfatter
60Co γ-ray højdosis-rate (HDR) stråling og
125I frø kontinuerlig lavdosis-rate (CLDR) stråling. Selvom ekstern strålebehandling er stadig en af de vigtigste former for cancerterapi til en bred vifte af maligne humane cancere, har alvorlige bivirkninger på det omgivende sunde væv.
125I frø CLDR stråling giver flere potentielle fordele i forhold til ekstern strålebehandling, såsom en lokal fordeling dosis, skåner af normalt væv, minimal invasiv, få komplikationer, fremragende lindring af smerte og lokal kontrol [4]. Derfor
125I frø CLDR stråling er gradvist blevet brugt i den lokale behandling af patienter med fremskreden og ubrugeligt prostatakræft, lungekræft, kræft i bugspytkirtlen, kolorektal cancer og kræft i spiserøret [5-9].
Selvom mange kliniske forsøg har rapporteret, at
125I frø CLDR stråling er en realistisk adjuverende procedure til at kontrollere lokale symptomer og forlænge overlevelsen i avanceret NSCLC, få studier har vist forskellen i de biologiske effekter mellem
125I frø CLDR stråling og
60Co HDR γ-ray stråling på NSCLC-celler eller forskellen i radiosensitivitie af NSCLC-celler.
det er velkendt, at tumorceller er karakteriseret ved ukontrolleret proliferation og reduceret apoptose. For at opretholde genomisk integritet, flere DNA reparation signalveje og cellecyklus checkpoint kontrol aktiveres som reaktion på stråling-induceret skade. Celler ville undergå apoptose eller død var DNA skaden ikke repareres eller var det at akkumulere tilstrækkeligt [10]. Apoptose er en vigtig mekanisme i IR-induceret celledød og mest almindeligt forekommer gennem mitokondrier-afhængige indre vej, hvilket indebærer en række apoptose-relaterede gener, såsom Bax, Bcl-2, caspase-3 og PARP [11]. Bcl-2 og Bax er et af de vigtigste genpar regulerer apoptose, og deres ekspression er relativt stabilt under normale omstændigheder. Når niveauet af Bcl-2-protein forøges, er aktiveringen af caspase-3-protein inhiberes. I modsætning hertil stigninger i Bax proteinekspression fremme aktiveringen af caspase-3-protein og inducere celle apoptose [11, 12]. Caspase-3 er det vigtigste bøddel protein og dets aktivering resulterer i kløvning af PARP, som er relateret til DNA-beskadigelse reparation, og til sidst apoptose [13, 14].
For at sammenligne de radiobiologiske virkninger
125I frø CLDR stråling og
60Co HDR γ-ray stråling, vi studeret disse effekter i de mest almindelige patologiske typer lungeadenokarcinom celler (A549 og H1299) og i humane normale bronchiale epitelceller (BEAS-2B). Celleoverlevelse fraktion blev analyseret under anvendelse af klonogene assay cellecyklusstop induceret af IR blev undersøgt ved anvendelse af flowcytometri (FCM), og proteinet ekspressionsniveauer af Bcl-2, BAX, spaltes-caspase-3 og spaltes-PARP blev påvist under anvendelse Western blots .
Materialer og metoder Salg
Cellekultur og stråling betingelser Salg
i den foreliggende undersøgelse, den humane lunge adenocarcinom cellelinjer A549 og H1299 og normal human bronchial epitelcellelinie BEAS -2B var en gave fra Radiation Biologisk Laboratorium for Soochow University (Suzhou, Kina). Cellerne blev holdt i Dulbecco-modificeret Eagle-medium (DMEM) suppleret med FBS (10%), penicillin (100 U /ml) og streptomycin (100 g /ml) i en 37 ° C befugtet inkubator med 5% CO
to.
i denne undersøgelse, brugte vi en in-house
125I frø stråling model for CLDR [15, 16, 4], er den model, konstrueret af polystyren materialer, og består af en lavere frø plak lag og et øvre cellekultur plaque lag. I frøet plaque lag blev 14 frø ens afstand inden udsparinger (4,5 mm x 0,8 mm) omkring en 35-mm diameter (D) omkreds. Således en 6 × 35-mm D omkreds kunne indeholde 84 frø, og en 6 x 35-mm celledyrkningsskål kunne placeres på cellekulturen plaque lag. Højden (H) mellem frøet plak og bunden af celledyrkningsskål var 12 mm, hvilket giver en D /H-forhold på 2,9. Under CLDR, den
125I stråling model blev altid placeret i en ledende kasse i inkubatoren; ventholes indgik omkring den ledende boks for at gøre det muligt for CO
2 nødvendige for cellevækst at komme ind og forlade den ledende kasse, som blev brugt til at forhindre radioaktive lækager. Model BT-125-1
125I frø blev købt fra Shanghai GMS Pharmaceutical Co, LTD. (Shanghai, Kina). Aktiviteten af enkelte
125I frø var 2,5 mCi, og den indledende dosis lå 18,32 cGy /t. De eksponeringstider nødvendige for at levere forskellige doser blev beregnet ved hjælp af den følgende formel:. De eksponeringstider for at levere doser på 200, 400, 600 og 800 cGy af
125I frø CLDR stråling ved en initial dosis på 18,32 cGy /t var 10.97, 22.00, 33.08, og 44.23 timer.
60Co HDR γ-ray stråling blev genereret ved hjælp af en 1,25 MeV GWXJ80 Cobalt-60 teleterapikilde enhed (Nuclear Power Institute of China) på Radiation center, Soochow University (Suzhou, Jiangsu, Kina) [17]. Dosis, der anvendes var 0,5 Gy /min. Afstanden mellem strålingskilden og cellen flyet var 0,8 m. Eksponeringstiderne er nødvendige for at levere doser på 200, 400, 600 og 800 cGy hjælp
60Co HDR γ-ray stråling ved den første dosis på 0,5 Gy /min var 4, 8, 12 og 16 minutter. Celler, der gennemgår eksponentiel vækst blev udsat for
125I frø CLDR stråling eller til
60Co HDR γ-ray stråling ved 2, 4, 6 og 8 Gy. Kontrolceller blev udsat for den samme procedure uden stråling (0 Gy).
Klonogen overlevelse assay
A549, H1299 og BEAS-2B celler, der undergår eksponentiel vækst blev trypsinbehandlet for at danne en enkelt cellesuspension og podet i 35 mm dyrkningsplader ved forskellige fortyndinger [18] (celletal blev besluttet efter bestråling dosis, som følger: 200 celler pr fad til kontrol og 2 Gy behandlinger, 500 celler til 4 Gy behandling, 1.000 celler til 6 Gy behandling og 4.000 celler for 8 Gy den behandling). Efter A24-h inkubation A549, H1299 og BEAS-2B celler blev udsat for
125I frø CLDR stråling eller for
60Co HDR γ-ray stråling med 0, 2, 4, 6 eller 8 Gy, hvorefter cellerne blev anbragt i en 37 ° C inkubator og dyrkes i 10-14 d til dannelse kloner. Derefter blev kolonierne fikseret med methanol og farvet med krystalviolet. Kolonier med mere end 50 celler blev talt som kolonidannende enheder.
Cellecyklusanalyse ved flowcytometri (FCM)
A549, H1299 og BEAS-2B celler, der undergår eksponentiel vækst blev udsat for
125I frø CLDR stråling eller
60Co HDR γ-ray stråling med 0, 2, 4, 6 eller 8 Gy. Efter bestråling blev cellerne kontinuerligt dyrket i 24 timer. Derefter blev cellerne trypsiniseret og centrifugeret ved 1000 rpm i 5 min. Supernatanten blev kasseret, og cellerne blev vasket med kold phosphatpufret saltopløsning (PBS) en til to gange og fikseret i 70% alkohol ved 4 ° C natten over. Cellerne blev derefter centrifugeret igen, og fiksering opløsningen blev kasseret. Efterfølgende blev cellerne vasket med koldt PBS en eller to gange og derefter inkuberet med 10 mg /ml RNase A og 500 pg /ml PI i mørke i 15-30 minutter ved stuetemperatur for at bestemme cellecyklusprogression fra FCM.
Apoptose analyse fra FCM
De tre celletyper blev bestrålet med
125I frø eller
60Co på 0, 2, 4, 6 eller 8 Gy 24 timer efter plating. Ved 48 timer efter bestråling blev cellerne høstet, resuspenderet i 500 pi bindingspuffer og blandet med 5 pi Annexin V-FITC og 5 pi PI i 15-30 minutter i mørke ved stuetemperatur i overensstemmelse med producentens anvisninger (Biuniquer Technology) til at undersøge apoptotiske ratio med FCM.
Western blotting
A549 blev H1299 og BEAS-2B celler undergår eksponentiel vækst udsat for
125I frø CLDR stråling eller
60Co HDR γ-ray stråling med 0, 4 eller 8 Gy. Cellerne blev høstet, centrifugeret og vasket to gange med iskold 1 × PBS 24 timer efter bestråling. Efterfølgende blev samlet protein ekstraheret med lysispuffer (Beyotime, Kina) indeholdende 1 mM PMSF (Beyotime, Kina) og 1-protease inhibitor cocktail tablet (Roche Applied Science, Mannheim, Tyskland) pr 10 ml opløsning blev tilsat. Dernæst blev det totale protein isoleret. Efter centrifugering blev supernatanten overført til nye rør. Protein- koncentrationer blev bestemt ved BCA-assay (Pierce Biotechnology, Rockford, IL, USA). En samlet volumen på 20 pi prøve indeholdende 50 ug protein blev separeret ved SDS-PAGE og elektroblottet på polyvinylidenfluorid (PVDF) membraner (Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA, USA). Membranerne blev derefter blokeret med 5% fedtfri mælk i TBS-T (20 mmol /L Tris-HCI, 150 mmol /l NaCl og 0,1% Tween-20) i 1 time ved stuetemperatur og efterfølgende inkuberet med det passende primære antistoffer natten over ved 4 ° C. Efter at være blevet vasket fuldstændigt med TBST blev membranerne inkuberet med peberrodsperoxidasekonjugeret sekundære antistoffer i 1 time ved stuetemperatur, hvorefter blev membranerne igen vasket med TBST. Derefter blev påvist proteinerne ved hjælp af forøget kemiluminescens (ECL) system prestained markører som molekylære størrelse standarder
De primære antistoffer anvendt i vores undersøgelse var anti-β-actin (1:. 1000 fortynding, 60.008-1 -lg, Proteintech, USA), anti-caspase-3 (1: 1000 fortynding, 19.677-1-AP, Proteintech, USA), anti-PARP (1: 1000 fortynding, 13371-1- AP, Proteintech, USA), anti-Bax (1: 1000 fortynding, 50.599-2-Ig, Proteintech, USA) og anti-Bcl-2 (1: 1000 fortynding, 12.789-1-AP, Proteintech, USA). De sekundære antistoffer anvendt i vores undersøgelse var peberrodsperoxidase-mærket gede-anti-rotte-IgG (H + L) (1: 2000, A0192, Beyotime Institute of Biotechnology, Kina) og peberrodsperoxidase-mærket ged anti-kanin IgG (H + L ) (1:. 2000 A0208, Beyotime Institute of Biotechnology, Kina)
Statistiske analyser
Alle resultater er vist som middelværdi ± standardafvigelse (SE) af tre uafhængige forsøg, og hver eksperiment anvendt tre parallelle prøver. Betydelige forskelle i data fra forskellige grupper blev vurderet ved Students
t
test og envejs ANOVA. Signifikans blev fastsat til P-værdier under 0,05.
Resultater
Klonogen overlevelse
For at undersøge, om de anti-proliferative effekt induceret af
125I frø CLDR stråling var mere effektiv end
60Co HDR γ-ray stråling på A549, H1299, og BEAS-2B celler og til at detektere, om radiosensitivities af de tre cellelinier var de samme, udførte vi en klonogen overlevelse assay. Som vist i figur 1 (S1 datasæt), overlevelse fraktioner af A549, H1299 og BEAS-2B celler efter
125I frø CLDR stråling og
60Co HDR γ-ray stråling blev signifikant reduceret sammenlignet med virkningen af kontrol celler ( P 0,05). For A549-celler, overlevelse fraktion induceret af
125I frø CLDR stråling var signifikant lavere end den for
60Co HDR γ-ray stråling ved 4, 6 og 8 Gy (Fig 1A, P 0,05); Men forskellen var ikke signifikant på 2 Gy. For H1299 celler, overlevelse fraktionen i
125I frø CLDR stråling gruppe var også faldet markant i forhold til den for
60Co HDR γ-ray stråling gruppe på 4, 6 og 8 Gy (Fig 1B, P 0,05 ). Men vi ikke observere en forskel i overlevelse fraktionen mellem normale BEAS-2B celler behandlet med de to strålekilder ved de samme doser (Fig 1C, P 0,05). Fig 1D og 1E viser, at overlevelsen fraktion fra laveste til højeste var A549 H1299 BEAS-2B i både
125I frø CLDR-stråling gruppen og
60Co HDR γ-ray-stråling (P 0,05 .)
AC: forskellen i overlevelse brøkdel af A549, H1299 og BEAS-2B celler mellem
125I frø CLDR stråling og
60Co γ-ray HDR stråling. * Angiver en signifikant forskel (P 0,05), når man sammenligner to strålebehandlinger og kontrol behandling, og # indikerer en signifikant forskel (P 0,05), når man sammenligner
125I frø CLDR stråling og
60Co γ-ray HDR stråling af de samme doser. D, E: Forskellen i overlevelse brøkdel af de tre cellelinier, der modtager den samme behandling. * Viser en signifikant forskel (P 0,05). Barer, standardafvigelse (SE).
G
1 anholdelse i A549 celler og G
2 /M anholdelse i H1299 og BEAS-2B celler
At udforske hvorvidt
125I frø CLDR stråling og
60Co HDR γ-ray stråling forårsage forskellige typer af standsning af cellecyklus, analyserede vi cellecyklusfordeling efter bestråling med de to strålingskilder ved 0, 2, 4, 6 og 8 Gy . Som vist i figur 2 (S2 datasæt) observerede vi G
1 anholdelse i A549 celler og G
2 /M anholdelse i H1299 og BEAS-2B celler efter bestråling med
125I frø og
60Co stråling af 4, 6 og 8 Gy sammenlignet med kontrolceller (P 0,05); Men forskellen var ikke signifikant på 2 Gy. Desuden flere A549 celler i G
1 fase og flere H1299 celler var i G
2 /M fase efter
125I frø CLDR stråling end efter
60Co HDR γ-ray stråling ved 4, 6 og 8 Gy; denne tendens var dosisafhængig (fig 2A og 2B, P 0,05). Der var imidlertid ingen signifikant forskel i G
2 /M arrest mellem
125I frø CLDR stråling og
60Co HDR γ-ray stråling i normale BEAS-2B-celler (fig 2C, p 0,05). Efter
125I frø CLDR stråling af 4 Gy, G
1 fase procentdel af A549 celler var 70,67 ± 0,86%, og G
2 /M fase procentsatser for H1299 og BEAS-2B celler 21,77 ± 0,31% og 16,86 ± 0,29% hhv. Men kun 59,59 ± 0,41% af A549 celler i G
1 fase og 18,85 ± 0,99% af H1299 celler og 15,58 ± 0,48% af BEAS-2B celler i G
2 /M fase efter
60Co HDR γ-ray stråling med 4 Gy; andre data som vist i figur 2.
A: G
1 anholdelse af A549 celler bestrålet med de to strålekilder; B, C: G
2 /M anholdelsen af H1299 og BEAS-2B celler efter bestråling med de to strålingskilder. * Angiver en signifikant forskel (P 0,05), når man sammenligner 2, 4, 6 og 8 Gy bestråling af de to strålingskilder og kontrol (0 Gy) behandling, og # indikerer en signifikant forskel (P 0,05), når man sammenligner de to stråling behandlinger af samme dosis. Barer, standardafvigelse (SE).
Apoptotisk forhold på A549, H1299 og BEAS-2B celler
Cell apoptose induceret af IR er et af de vigtigste virkninger af tumor strålebehandling. Derfor de apoptotiske forhold mellem A549, H1299 og BEAS-2B-celler efter bestråling med
125I frø og
60Co y-stråler ved 0, 2, 4, 6 og 8 Gy blev undersøgt (S3 datasæt). Som vist i fig 3A og 3B, både
125I frø CLDR stråling og
60Co HDR γ-ray stråling ført til en markant stigning i den apoptotiske forholdet mellem A549 og H1299-celler sammenlignet med kontrol behandling ved 4, 6 og 8 Gy (P 0,05), mens den apoptotiske forholdet var ens ved 2 Gy mellem de to typer af strålebehandling og kontrollen. Som forventet førte
125I frø CLDR stråling til en højere procentdel af apoptotisk A549 og H1299 celler end gjorde
60Co HDR γ-ray stråling ved 4, 6 og 8 Gy (Fig 3A og 3B, P 0,05). Der var imidlertid ingen forskel i apoptotiske forholdet BEAS-2B celler modtager
125I frø CLDR stråling,
60Co HDR γ-ray stråling eller kontrol behandling (fig 3C, P 0,05). Som vist i figur 3D og 3E, den apoptotiske forholdet var A549 H1299 BEAS-2B for både
125I frø CLDR stråling gruppen og
60Co HDR γ-ray stråling (P 0,05). De apoptotiske forhold blev 18,09 ± 0,42% og 13,79 ± 0,50% for A549-celler og H1299 celler henholdsvis efter
125I frø CLDR stråling med 4 Gy. I modsætning hertil apoptotiske forhold var kun 9,46 ± 0,42% og 8,79 ± 0,22% henholdsvis efter
60Co HDR γ-ray stråling med 4 Gy; andre data er som vist i fig 3.
AC: forskellen i den apoptotiske forholdet A549, H1299 og BEAS-2B-celler modtager
125I frø CLDR stråling og
60Co γ-ray HDR stråling . * Angiver en signifikant forskel (P 0,05), når man sammenligner 2, 4, 6 og 8 Gy bestråling af de to strålingskilder og kontrol (0 Gy) behandling, og # indikerer en signifikant forskel (P 0,05), når man sammenligner de to stråling behandlinger af de samme doser. D, E: forskellen i de apoptotiske forhold af de tre cellelinier bestrålet med
125I frø og
60Co y-stråler. * Viser en signifikant forskel (P 0,05). Barer, standardafvigelse (SE).
Ubalancen af Bel-2 og Bax proteiner
De klonogene overlevelse assay, cellecyklus analyse og celle apoptose analyseresultater opnået ved hjælp af FCM tyder på, at forskellene mellem disse to stråling -metoder og den tomme kontrolgruppe var ikke signifikant på to Gy bestråling; Derfor valgte vi 4 og 8 Gy til anvendelse i denne undersøgelse. Det er blevet foreslået, at Bcl-2 og Bax repræsenterer en af de vigtigste genpar til regulering af apoptose [19, 20]. Derfor blev Bcl-2 og Bax proteinekspression detekteres ved western blot-assay. Som vist i fig 4A og 4B, både
125I frø CLDR stråling og
60Co HDR γ-ray stråling på 4 og 8 Gy kunne significantl opregulerer ekspressionen af Bax-protein og nedregulere ekspressionen af Bcl- 2 protein i A549 og H1299 celler sammenlignet med kontrol behandling. Effekterne induceret af
125I frø CLDR stråling var mere indlysende end
60Co HDR γ-ray stråling. Som forventet var der ingen stigning i Bd-2 og BAX udtryk i BEAS-2B celler efter bestråling ved enten
125I frø CLDR stråling eller
60Co HDR γ-ray stråling (figur 4C).
Et repræsentativt resultat af tre uafhængige forsøg med identiske resultater er vist. Con:. Kontrol
Aktiveringen af caspase-3 og PARP
Aktivering af caspase-3 og PARP proteiner er almindeligt anset for de biokemiske kendetegn for en apoptotisk begivenhed. Derfor blev spaltet-caspase-3 og spaltes-PARP-proteiner undersøgt ved western blot-assay. Som illustreret i fig 5A og 5B, udtrykkene for Spaltet-caspase-3 og spaltes-PARP-proteiner var opreguleret af begge
125I frø CLDR stråling og
60Co HDR γ-ray stråling. Endvidere ekspressionsniveauerne af Spaltet-caspase-3 og spaltes-PARP var meget højere i A549 og H1299-celler, der var blevet udsat for
125I frø CLDR stråling end i dem, der var blevet udsat for
60Co HDR γ- ray stråling. Imidlertid ingen forskel var tydelig i niveauerne af spaltet-caspase-3 og spaltet-PARP-proteiner blandt BEAS-2B celler udsat for
125I frø CLDR stråling,
60Co HDR γ-ray stråling og sham stråling (Fig 5C ).
Et repræsentativt resultat af tre uafhængige forsøg med identiske resultater er vist.
diskussion
i denne undersøgelse førte
125I frø CLDR stråling til mere bemærkelsesværdigt A549 og H1299 celievækstinhiberingen end gjorde
60Co HDR γ-ray stråling, hvilket er i overensstemmelse med resultaterne af andre undersøgelser [21]; Men forskellen var ikke signifikant på 2 Gy for de to strålebehandlinger. Vi så også tydeligt, at radiosensitivitet var A549 H1299 BEAS-2B, hvilket er i overensstemmelse med de resultater rapporteret af Masahiko Nishizaki et al. [22]. Vore resultater antydede også, at BEAS-2B celler er resistente over for bestråling i forhold til A549 og H1299-celler.
Det er velkendt, at hver fase af cellecyklussen indeholder checkpoints der giver mulighed for standsning af cellecyklusprogression til enten aktivere reparationsmekanismer eller aktivere cellen apoptotisk kaskade og celledød efter DNA-skader induceret af IR eller andre faktorer [23, 24]. I vores undersøgelse signifikant G
1 anholdelse af A549 celler blev induceret mere af
125I frø CLDR stråling end ved
60Co HDR γ-ray stråling ved 4, 6 og 8 Gy, hvilket er i overensstemmelse med andre undersøgelser at evaluerede bugspytkirtlen og prostata kræftceller [25, 26]. Men vi bør bemærke, at der var også nogle forskelle. For eksempel rapporterede Junjie Wang, at
125I frø CLDR stråling førte til langsigtet G
2 /M anholdelsen af A549 celler ved 4 Gy med en indledende dosis på 2.77 cGy /h [21], som er i kontrast til den betydelige G
1 anholdelse med en indledende dosis på 18,32 cGy /t observeret i vores undersøgelse. Forskellen i den indledende dosishastighed og en række andre faktorer, såsom status celler kan, i det mindste delvis, udgør denne forskel. De specifikke mekanismer bag dette fænomen er ukendte. Der var imidlertid G
2 /M anholdelse i H1299 og BEAS-2B celler der får den samme behandling. Geyer og medarbejdere har rapporteret G
1 anholdelse i A549 celler og G
2 /M anholdelse i H1299 celler under de samme bestrålingsforhold, og ingen G
1 anholdelse blev observeret i IR-behandlede celler, der mangler p53 [27]. Disse resultater svarer til resultaterne af den foreliggende undersøgelse. Selv om der var signifikant G
2 /M arrest af normale BEAS-2B-celler, omfanget af G
2 /M arrest forårsaget af de to strålingskilder var ens, hvilket er i overensstemmelse med den kolonidannende kapacitet observeret i den foreliggende undersøgelse.
Apoptose, også kendt som programmeret celledød, er den største mekanisme IR-induceret celledød. For at opretholde genomisk integritet, flere DNA-reparation signalveje og cellecyklus checkpoint kontrollen aktiveres som reaktion på stråling-induceret skade, men hvis disse reparationsprocesser undlader eller uoprettelig skade akkumuleres til en vis grad, er celle apoptose eller celledød induceret [10] . Ifølge vores observationer, førte
125I frø CLDR stråling til en højere procentdel af apoptotisk A549 og H1299 celler end gjorde
60Co HDR γ-ray stråling, mens den apoptotiske forhold af BEAS-2B celler induceret af de to strålingskilder ved 2, 4, 6 og 8 Gy var svarende til den i kontrolceller, som var i overensstemmelse med andre studier [19]. I vores undersøgelse, kan forskellen i de opnåede resultater med
125I frø CLDR stråling og
60Co gammastråler HDR-stråling forekomme overraskende. For x- eller y-stråler, dosishastigheden er blandt de vigtigste faktorer, der bestemmer de biologiske konsekvenser af en given absorberede dosis; som dosishastigheden er reduceret og behandlingstid forlænges, den biologiske effekt af den givne dosis generelt nedsat [28]. Men når dosishastigheden er reduceret til mindre end 1 Gy /h, faldende dosishastigheden kan medføre øget celledrab; denne virkning er blevet blev kaldt en omvendt dosis-rate effekt og lavdosis hyper-radiosensitivitet (HRS) [29].
I vores undersøgelse, de opnåede resultater ved hjælp af en klonogen overlevelse assay, cellecyklus analyse og celle apoptose analyse ved hjælp FCM foreslog, at forskellene mellem den testede strålebehandling gruppe og den tomme kontrolgruppe ikke var signifikant på 2Gy; Derfor har vi fokuseret på de potentielle molekylære mekanismer bag den mere tydelig anti-proliferative effekt af
125I frø CLDR stråling i forhold til
60Co HDR γ-ray stråling ved fire og 8Gy.
Apoptose mest almindeligt sker gennem mitokondrierne-afhængige indre vej, hvilket er en kompleks proces, der involverer en række apoptose-relaterede proteiner, herunder caspase-3, PARP, Bax og Bcl-2 et al. [11]. Funktionen af Bcl-2-protein, også kendt som pro-overlevelse protein Bcl-2, er at inhibere apoptose og forlænge celleoverlevelse. Over-ekspression af Bcl-2-protein er forbundet med en dårlig reaktion på lungekræft behandling [30]. Bax, et pro-apoptotisk protein fra Bcl-2-familien, spiller en central rolle i mediering af apoptotiske respons [12]. Forholdet mellem Bcl-2 til Bax almindeligvis betragtes som en determinant i initiering af apoptose [31]. Caspase-3-protein er det vigtigste bøddel protein. Funktionen af PARP er den rutinemæssige reparation af DNA-ødelæggelse, og PARP er hovedsubstratet af caspase-3. Derfor blev aktiveringen af caspase-3 og PARP proteiner almindeligvis betragtes de biokemiske kendetegn for apoptose [30, 32]. I vores undersøgelse, kan uligevægten mellem Bcl-2-protein og BAX protein og de højere niveauer af spaltet-caspase-3 og spaltet-PARP proteiner delvist har fremmet den øgede apoptose set i A549 og H1299-celler efter bestråling med
125I frø sammenlignet med
60Co y-stråler. For en celle at overleve den dødbringende skade af DNA DSB’er, der er forårsaget af bestråling eksponering hurtigt skal detekteres, og DNA reparationsmekanismer skal iværksættes. Nogle forskere har påvist, at større celledrab er forårsaget af ineffektiv aktivering eller en lavere aktivering af DNA-skade sensor ataksi telangiectasia-muteret (ATM) -gen i celler bestrålet ved lav dosishastighed (LDR) stråling sammenlignet med høj dosishastighed (HDR) stråling, selv når DNA allerede er blevet beskadiget. Desuden kan de ATM-associerede reparationsveje ikke aktiveres efter bestråling ved LDR stråling [33, 28]. IR vides at forårsage G
2 /M eller G
1 arrest og at inducere apoptose i bestrålede celler [19]. Men i den foreliggende undersøgelse, de to strålebehandlinger inducerede et mindre fald i overlevelsen fraktionen og betydelig G
2 /M anholdelse, men undlod at fremkalde betydelig apoptose i BEAS-2B celler.
Konklusioner
sammenfattende vores resultater viser, at
125I frø CLDR stråling fører til mere bemærkelsesværdig vækst hæmning af A549 og H1299 celler end det
60Co HDR γ-ray stråling. Vi fandt også, at A549-celler var de mest følsomme for stråling, efterfulgt af H1299-celler, mens BEAS-2B-celler var mere resistente over for de to strålebehandlinger end A549 og H1299-celler. Endvidere denne undersøgelse viste, at en ubalance af Bcl-2 /Bax-forhold og aktivering af caspase-3 og PARP proteiner delvist kan forklare den anti-proliferative virkning induceret i A549 og H1299-celler ved
125I frø CLDR stråling. Men denne undersøgelse kun koncentreret om apoptose hændelser og ikke fokusere i dybden på DNA-skader reparation og cellecyklus checkpoints grundet tid og finansiering begrænsninger. Ikke desto mindre er vores data viser nogle fundamentale radiobiologiske effekter i NSCLC celler når de udsættes for
125I frø CLDR stråling.
Støtte Information
S1 datasæt. De overlevelse fraktioner af A549, H1299 og BEAS-2B celler efter
125I frø CLDR stråling og
60Co HDR γ-ray stråling
doi:. 10,1371 /journal.pone.0133728.s001
(DOC )
S2 datasæt. Den cellecyklusfordeling efter bestråling med
125I frø og
60Co y-stråler. (%)
Doi: 10,1371 /journal.pone.0133728.s002
(DOC)
S3 datasæt. De apoptotiske forhold mellem A549, H1299 og BEAS-2B-celler efter bestråling med
125I frø og
60Co y-stråler. (%)
Doi: 10,1371 /journal.pone.0133728.s003
(DOC)
Leave a Reply
Du skal være logget ind for at skrive en kommentar.