Strahleninduzierte DNA-Doppelstrangbrüche nach Angiografien verschiedener Körperregionen

Zusammenfassung

Ziel: Ziel dieser Studie war es, DNA-Doppelstrangbrüche (DSB) in Blutlymphozyten als Parameter für die biologische Strahlenwirkung bei Angiografiepatienten zu untersuchen. Material und Methode: Die Methode basiert auf dem Nachweis des phosphorylierten Histons H 2AX (γ-H2AX), das nach Induktion eines Doppelstrangbruchs gebildet wird. 31 Patienten, die sich Angiografien verschiedener Körperregionen unterzogen, wurde vor und bis 24 Stunden nach der Untersuchung Blut entnommen. Blutlymphozyten wurden isoliert, fixiert und mit einem spezifischen γ-H2AX-Antikörper gefärbt. Einzelne DSB wurden fluoreszenzmikroskopisch in Form von punktförmiger Fluoreszenzsignale (Foci) erfasst. Zusätzlich wurden zur Untersuchung des Reparaturverhaltens In-vitro-Versuche (10 – 100 mGy) durchgeführt. Ergebnisse: 15 Minuten nach dem Ende der Durchleuchtung wurden Werte zwischen 0,01 und 1,50 DSB/Zelle gemessen. Normalisiert auf das Dosisflächenprodukt lag der mittlere Schadenslevel bei 0,099 Excess Foci/Zelle/mGym² (Herzkatheter), 0,053 Excess Foci/Zelle/mGym² (Abdomen), 0,023 Excess Foci/Zelle/mGym² (Becken-Bein-Strombahn) und 0,004 Excess Foci/Zelle/mGym² (Zerebrum). Für die einzelnen Untersuchungsregionen ergab sich eine gute Korrelation zwischen den γ-H2AX-Foci und dem Dosisflächenprodukt (Abdomen: R ² = 0,96; Becken-Bein: R ² = 0,71). Über die Zeit zeigte sich eine Abnahme der Doppelstrangbrüche in zirkulierenden Lymphozyten um durchschnittlich 46 % innerhalb einer und um 70 % innerhalb von zweieinhalb Stunden. Schlussfolgerungen: Die γ-H2AX Immunfluoreszenzmikroskopie ist eine sensitive und zuverlässige Methode zur Bestimmung von DNA-DSB bei Angiografiepatienten. Der Schadenslevel ist abhängig von der deponierten Dosis, von der exponierten Körperregion und von der Länge/Fraktionierung der Strahlenexposition.

Abstract

Purpose: The aim of this study was to investigate DNA double-strand breaks (DSBs) in blood lymphocytes as markers of the biological radiation effects in angiography patients. Materials and Methods: The method is based on the phosphorylation of the histone variant H 2AX (γ-H2AX) after formation of DSBs. Blood samples were collected before and up to 24 hours after exposure of 31 patients undergoing angiographies of different body regions. Blood lymphocytes were isolated, fixed, and stained with a specific γ-H2AX antibody. Distinct foci representing DSBs were enumerated using fluorescence microscopy. Additional in-vitro experiments (10 – 100 mGy) were performed for evaluation of DBS repair. Results: 15 minutes after the end of fluoroscopy values between 0.01 and 1.50 DSBs per cell were obtained. The DNA damage level normalized to the dose area product was 0.099 (cardiac angiographies), 0.053 (abdominal angiographies), 0.023 (pelvic/leg angiographies) and 0.004 excess foci/cell/mGym² (cerebrovascular angiographies). A linear correlation was found between γ-H2AX foci levels and the dose area product (abdomen: R² = 0.96; pelvis/legs: R 2 = 0.71). In-vivo on average 46 % of DSBs disappeared within 1 hour and 70 % within 2.5 hours. Conclusion: γ-H2AX immunofluorescence microscopy is a sensitive and reliable method for the determination of X-ray-induced DSBs during angiography. The DNA damage level depends on the dose, the exposed anatomic region, and the duration/fractionation of the X-ray exposure.

angiography - biological effects - radiobiology - radiation effects - DNA double-strand breaks - γ-H2AX

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