title: Formation und Kinetik von DNA-Doppelstrangbrüchen nach Bestrahlung in Abhängigkeit von Kontrastmittelgabe und Bestrahlungstemperatur
title: Formation and kinetics of DNA double-strand breaks after Irradiation depending of contrast agent and Irradiation temperature
Creators: name: Eble, Katharina
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2011
Subjects: Temperaturabhängigkeit
Radiation
Contrast Media
γ-H2AX-Foci
Röntgenstrahlung
Double-Stranded
Immunfluoreszenz
DNS-Doppelstrangbruch
Kontrastmittel
Temperature
DNA Breaks
Ionizing
Medizin, Gesundheit

description: Every person is frequently exposed
      to ionizing radiation. Diagnostic x-ray procedures present
      the largest man-made source of ionizing radiation exposure to
      humans that contributes about 14 % of the total annual
      exposure. Ionizing radiation can cause leukemia and other
      kinds of cancer through various damages to the DNA. DNA
      double-strand breaks (DSBs) are among the most significant
      damages that can initiate carcinogenesis. In addition, many
      imaging applications require the use of iodinated contrast
      agents. Nephro- and cytotoxic effects of these contrast
      agents are already known. However, there are only few studies
      on whether the use of contrast agents has an additional
      influence on the formation and repair of DNA damage which is
      caused by the exposure to diagnostic x-rays. Although
      heat-induced γ-H2AX foci have been described recently,
      studies about the influence of temperature on the induction
      and repair of radiation-induced DSBs are rare and
      contradictory. Especially few research results exist about
      the combination of ionizing radiation and hypothermic
      temperatures. As part of this work for the quantification of
      DNA double-strand breaks I used the depiction of γ-H2AX foci
      via immunfluorescence. I performed the experiments at room
      temperature, 4 °C and 37 °C, each with and without contrast
      agent. To be able to make statements about the correlation of
      the radiation dose and the induction of DSBs, human
      lymphozytes were radiated in vitro with 20 mGy, 100 mGy, 200
      mGy and 1000 mGy per experimental series. To measure the
      repair of the DSBs over the time, the lymphozytes were fixed
      immediately, 30 min, 1 h, 2 h and 24 h after radiation. The
      results of the study show a linear relationship between
      radiation dose and the formation of γ-H2AX foci. A decrease
      of foci within 24 h after radiation was found. Furthermore
      after 24 h I could still find an elevated level of foci. At
      the experiments with the application of iodinated contrast
      agent, I was able to prove that the formation of DSBs was
      increased if contrast agent was present during radiation. In
      addition, the results showed that the repair capacity in the
      experiments with contrast agent was not restricted. The
      further results showed that the formation of γ-H2AX foci was
      decelerated at low temperatures.
description: Jeder Mensch ist in seinem Leben
      einer gewissen Strahlendosis ausgesetzt. Diagnostische
      Verfahren in der Medizin bilden mit einem Anteil von ungefähr
      14 % den größten vom Menschen verursachten Anteil an
      ionisierender Strahlung weltweit. Ionisierende Strahlung kann
      über verschiedene Schäden an der DNA zur Entstehung von
      Leukämie und anderen Krebserkrankungen führen.
      DNA-Doppelstrangbrüche (DSB) zählen dabei zu den
      bedeutendsten Schäden, die die Karzinogenese initiieren
      können. Darüber hinaus benötigen viele bildgebende Verfahren
      die Verwendung jodhaltiger Kontrastmittel, deren Nieren- und
      zytotoxischen Effekte teilweise bereits bekannt sind.
      Allerdings gibt es kaum Studien darüber, ob die Verwendung
      jodhaltiger Kontrastmittel einen Einfluss auf die Entstehung
      und Reparatur von DNA-Schäden hat, die durch diagnostische
      Röntgenstrahlung verursacht wurden. Obwohl in letzter Zeit
      bereits Hitze-induzierte γ-H2AX-Foci beschrieben wurden, sind
      Studien über den Einfluss unterschiedlicher Temperaturen auf
      die Induktion und Reparatur von Strahlen induzierten DSB
      selten und widersprüchlich. Besonders wenige
      Forschungsergebnisse existieren über die Kombination von
      Bestrahlung und hypothermischen Temperaturen. Im Rahmen
      dieser Arbeit wurde zur Quantifizierung von
      DNA-Doppelstrangbrüchen die Darstellung der γ-H2AX-Foci durch
      Immunfluoreszenz gewählt. Die Versuche wurden bei
      Raumtemperatur, 4 °C und 37 °C, jeweils mit und ohne
      Kontrastmittel durchgeführt. Um Aussagen über die Korrelation
      von Strahlendosis und der Induktion von DSB treffen zu können
      wurden humane Lymphozyten pro Versuchsreihe in vitro mit 20
      mGy,100 mGy, 200 mGy und 1000 mGy bestrahlt. Die Lymphozyten
      wurden sofort, 30 min,1 h, 2 h und 24 h nach Bestrahlung
      fixiert, um die Reparatur der DSB über die Zeit zu messen.
      Die Ergebnisse der Arbeit zeigen einen lineare Zusammenhang
      zwischen der Strahlendosis und der Formation der γ-H2AX-Foci.
      Es zeigte sich ein Rückgang der Foci bis 24 h nach
      Bestrahlung, wobei das Level der Negativkontrolle nicht
      erreicht werden konnte. Bei den Versuchen mit Applikation von
      jodiertem Kontrastmittel während der Bestrahlung zeigte sich,
      dass die Formation der DSB bei Anwesenheit von Kontrastmittel
      gesteigert wurde. Zusätzlich zeigten die Ergebnisse, dass die
      Reparationskapazität bei den Versuchen mit Kontrastmittel
      nicht eingeschränkt war. Bei den Versuchen mit
      unterschiedlichen Bestrahlungstemperaturen zeigten sich
      eingeschränkte Reparationskapazitäten bei den Versuchen mit 4
      °C.