title: Quantifizierung der Steigerung der DNA-Doppelstrangbrüche in der Computertomographie durch die i.v.-Gabe von jodhaltigem-Kontrastmittel- Einfluss verschiedener Störfaktoren
title: Quantification of the increase of DNA-doublestrandbreaks in computed tomography through i.v.-application of iodinated contrast agents- Influence of various confounders
Creators: name: Peters, Alan
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: computed tomography
contrast agents
H2AX-Foci
DNS
Kontrastmittel
DNA-doublestrandbreaks
Medical sciences, Medicine
Medizin, Gesundheit
Computertomografie

description: Da röntgenbasierte Untersuchungen
      über die letzten Jahre und Jahrzehnte im klinischen Alltag
      weltweit erheblich an Bedeutung gewonnen haben, ist es von
      immenser Wichtigkeit die Neben- und Auswirkungen zu kennen
      und richtig einordnen zu können. Neben anderen
      Kontrastmittelnebenwirkungen wie zum Beispiel
      Unverträglichkeitsreaktionen stehen hierbei Schäden an der
      DNA durch die Röntgenstrahlung im Vordergrund. Mehrere
      Arbeiten zu diesem Thema haben in der Vergangenheit gezeigt,
      dass Kontrastmittel-gestützte CT-Untersuchungen eine
      schädigende Wirkung auf die DNA haben. Unsere Arbeit sollte
      diese Ergebnisse anhand eines größeren Patientenkollektivs
      und vor dem Hintergrund der immer geringer werdenden
      angewandten Strahlendosis kritisch überprüfen. Im zweiten
      Teil der Arbeit sollte der Einfluss weiterer Störfaktoren auf
      das Ergebnis überprüft werden. Wir untersuchten den Einfluss
      des Alters, des BMI und den des Raucherstatus, da diese im
      klinischen Alltag schnell zu erhebende Variablen darstellen.
      Wir wählten die durch viele frühere Arbeiten etablierte
      Immunfluoreszenz- mikroskopie der γH2AX-Foci als Methode.
      Diese repräsentieren einen idealen Marker für die DNA-DSBs,
      welche die schwerwiegendsten Schäden an der DNA sind. Hierfür
      wurden Lymphozyten von 225 Patienten (53 nativ und 172 mit
      KM) zuerst vor und dann nach einer indizierten
      CT-Thorax-Untersuchung gewonnen und anschließend
      immunhistochemisch gefärbt. Somit konnten die DSBs als grün
      fluoreszierende Foci unter dem Fluoreszenzmikroskop gesehen
      und von zwei bezüglich des Zeitpunkts der Probengewinnung
      verblindeten, unabhängig voneinander arbeitenden und
      erfahrenen Untersuchern ausgezählt werden. Es wurden zunächst
      die Gruppen "mit KM" und "nativ" verglichen. Für den Einfluss
      der Störfaktoren wurde die Gruppe "mit KM" näher untersucht.
      Um den Einfluss des Alters zu bestimmen, wurden die Patienten
      in die 4 bedeutendsten Altersgruppen unterteilt und diese
      miteinander verglichen (40-49-jährige, 50-59- jährige,
      60-69-jährige, 70-79-jährige). Für den Einfluss des BMI wurde
      die Gruppe in drei Subgruppen entsprechend der
      BMI-Klassifikation in Untergewichtige (&lt; 18,5 kg/m2),
      Normalgewichtige (18,5- 24,9 kg/m2) und Übergewichtige (≥
      25,0 kg/m2) unterteilt und untersucht. Um den Einfluss des
      Raucherstatus näher zu untersuchen, wurde die Gruppe in
      "Raucher" und "Nichtraucher" unterteilt, wobei auch alle
      ehemaligen Raucher zu den Rauchern gezählt wurden. Beim
      Vergleich zwischen den Gruppen "mit KM" und "nativ" war kein
      signifikanter Unterschied messbar (p=0,44). Durchschnittlich
      stieg die Zahl der Foci pro Zelle in der Gruppe "mit KM" um
      0,0005 pro Zelle, während sie in der Gruppe "nativ" sogar um
      0,00015 sank. Diese Veränderungen waren statistisch nicht
      signifikant. Bei der Untersuchung der Störfaktoren zeigte
      sich, dass die jüngste untersuchte Gruppe signifikant weniger
      Foci pro Zelle vor CT aufwies als die älteren Gruppen (p=
      0,0092). Nach der CT-Untersuchung war dieser Unterschied
      knapp nicht mehr statistisch signifikant (p= 0,0511). In den
      BMI-Gruppen wies die Gruppe der Übergewichtigen signifikant
      geringere Foci-Zahlen sowohl vor (p= 0,0019) als auch nach
      der CT (p= 0,0002) verglichen mit den anderen beiden Gruppen
      auf. Bei der Untersuchung des Raucherstatus zeigte sich zwar
      ein mit durchschnittlich 0,00074 Foci pro Zelle höherer
      Zuwachs bei den Rauchern als bei den Nichtrauchern mit
      0,00039 zusätzlichen Foci pro Zelle, dieser Unterschied war
      aber statistisch nicht signifikant (p= 0,719). Es muss
      beachtet werden, dass sehr große Standardabweichungen
      vorlagen, welche die individuellen Unterschiede zwischen den
      Patienten widerspiegeln. Desweiteren waren große Unterschiede
      in den Hintergrundfocuslevels verglichen mit früheren
      Arbeiten zu beobachten, welche mit unterschiedlicher
      Definition eines Focus und den Problemen bei der visuellen
      Auswertung erklärt werden können. Die Ergebnisse unserer
      Studie widersprechen teilweise Ergebnissen früherer Studien,
      vor allem der mangelnde Zuwachs an Foci während der
      diagnostischen CT- Untersuchung kann aber mit abnehmenden
      Dosislängenprodukten im Zuge des technischen Fortschrittes
      erklärt werden. Bei Alter und BMI konnten wir einen Einfluss
      auf unsere Auswertung nachweisen. Allerdings muss auch
      beachtet werden, dass wir die Zahl der DSBs nur zu einen
      Zeitpunkt untersucht haben. In zukünftigen Studien sollte
      hier eine zeitliche Diskriminierung erfolgen, um den Einfluss
      noch genauer zu charakterisieren. Außerdem sollte eine
      sinnvollere Unterteilung der Rauchergruppe gefunden werden,
      um den schädigenden Einfluss des Rauchens auf die DNA
      immunfluoreszenzmikroskopisch nachweisen zu können.
description: The number and significance of
      examinations based on X-rays has become overwhelming in
      clinical day work. It is therefore of major importance to
      first of all know all possible side effects and secondly to
      evaluate them carefully and correctly. Besides well-known
      effects such as e.g. allergic reactions to the contrast
      agent, the DNA damages induced by X-rays are of major
      significance. In the past some investigations had shown a
      harmful effect of contrast agent-enhanced CT- examinations on
      the DNA. The aim of our study was to critically control those
      results with a larger sample of patients. We also had in mind
      that the main dose length product in CT-examinations was
      heavily decreased over the last few years which made an
      update necessary. Furthermore we wanted to examine the impact
      of certain disturbance variables on the result of the study.
      We chose to examine the impact of age, BMI and smoker-status
      on the DNA impairment, because those variables are easily
      achieveable in clinical day work and had shown an impact on
      DNA in other investigations. We used the by many trials well
      established method of immunofluorescent microscopy of the
      γH2AX-foci. These represent the ideal marker for DNA double
      strand breaks, the most severe damages of DNA. We collected
      lymphocytes from 225 patients, 53 undergoing a native
      examination (group 1), 172 receiving contrast agent (group
      2), before and after their medically indicated CT-scan of the
      thorax. The samples were then immunostained and examined
      under the immunofluorescent microscop. The DNA-DSBs now could
      be detected as green foci and two experienced, independent
      and regarding to the time of sample achievement blinded
      examiners could analyze the samples. In a first step group 1
      and group 2 were compared, secondly we took a closer look at
      the possible confounders age, BMI and smoker- statuts among
      the group 2. For this matter we divided the group into four
      big age groups (40-49 year-olds, 50-59 year-olds, 60-69
      year-olds, 70-79 year-olds) and compared those. To examine
      the impact of BMI, we divided group 2 in three subgroups
      according to the BMI-classification in underweight (&lt; 18.5
      kg/m2), normalweight (18.5-24.9 kg/m2) and overweight (≥ 25.0
      kg/m2) patients. To examine the impact of smoking we again
      divided group 2, this time comparing smokers to non-smokers,
      whereas all the patients which used to smoke in the past
      where assigned to the smokers group. Comparing group 1 to
      group 2 there was no statistically significant difference in
      rise of foci notable (p= 0.44). The mean foci achievement in
      group 2 was 0.0005 foci per cell, group 1 even showed 0.00015
      less foci after the examination, both effects showing no
      statistical significance. Examining the impact of age on the
      foci numbers, we found significant less foci per cell among
      the youngest age group before the CT-scan compared to the
      other age groups (p= 0.0092). After the CT-scan the number
      was still smaller, but not statistically significant anymore
      (p= 0.0511). In the BMI groups there was a statistical
      significant difference between the overweight patients and
      the other weight groups regarding to the foci per cell before
      (p= 0.0019) and after (p= 0.0002) the CT-scan. Smokers showed
      additional 0.00074 foci per cell after the CT-scan, whereas
      non- smokers had only 0.00039 more foci per cell in mean.
      This difference was not statistically significant (p= 0.719).
      One has to take into account the rather high mean deviations,
      which symbolize the great individual differences in foci
      numbers among the patients. There were big differences in the
      backgroundlevels of foci compared to older investigations,
      which may be explained by different definitions of a focus
      among the analyzers. Our results partly contradict earlier
      investigations, this may be due to the decreasing dose length
      product used in CT-examinations over the last few years. We
      could show an effect of age and BMI on the evolving number of
      foci. But you have to take into account that our analysis was
      restricted to one time point only. In future studies, one
      could add a few more timepoints to evaluate the developement
      of foci numbers to further investigate the impact of the
      disturbance variables. Furthermore one should find a sensible
      subdivision of the smoker-group to be able to point out the
      effects of smoking on the DNA using immunofluorescent
      microscopy.