Ionizujúcim žiarením indukované dlhodobé zmeny v hipokampe za experimentálnych podmienok

English version

Autoři: S. Bálentová ¹; E. Hajtmanová ²; I. Kinclová ²; J. Lehotský ³; D. Dobrota ³; M. Adamkov ¹
Působiště autorů: Institute of Histology and Embryology, Jessenius Faculty of Medicine, Comenius University, Martin, Slovak Republic ¹; Department of Radiotherapy and Oncology, Martin University Hospital, Martin, Slovak Republic ²; Department of Medical Biochemistry, Jessenius Faculty of Medicine, Comenius University, Martin, Slovak Republic ³
Vyšlo v časopise: Klin Onkol 2012; 25(2): 110-116
Kategorie: Původní práce

Souhrn

Východiska:
Cieľom práce je študovať účinok ionizujúceho žiarenia na populáciu buniek, ktorá sa podieľa na zložení hipokampálnej formácie v mozgu dospelého potkana.

Materiál a metodika:
V experimente sme ožiarili dospelé samce potkanov kmeňa Wistar celotelovou frakcionovanou dávkou gama žiarenia (celková dávka 4 Gy). Po uplynutí zvolených časových intervalov (30, 60 a 90 dní po ožiarení) sme pomocou imunohistochemického farbenia identifikovali bunkové typy, ktoré sa nachádzajú v oblastiach CA1, CA3 hipokampu a v priľahlých vrstvách. Pomocou markera Ki-67 sme identifikovali proliferujúce bunky a na detekciu astrocytov sme použili marker GFAP.

Výsledky:
Pozoruhodný nárast v počte Ki-67-pozitívnych buniek sme zaznamenali tridsať dní po ožiarení, ktorý bol následne vystriedaný ich výrazným poklesom do 60. dňa po expozícii, najmä v oblasti CA1 a opätovným miernym nárastom do 90. dňa po radiačnom zásahu. V počte astrocytov sme zaznamenali ich dočasný úbytok tridsať dní po ožiarení a následné zvýšenie do 60. dňa. V poslednej skupine, ktorá prežívala deväťdesiat dní po expozícii, sme zistili sekundárny pokles GFAP-pozitívnych buniek v obidvoch sledovaných oblastiach.

Záver:
Výsledky poukazujú na to, že postradiačná odpoveď neurónov a astrocytov, ktoré sa podieľajú na zložení hippokampu, môže zohrávať určitú úlohu vo vývoji neskorých postradiačných prejavov, ktoré sú z hľadiska prognózy nepriaznivejšie.

Kľúčové slová:
ionizujúce žiarenie – radiačná dávka – potkan – hipokampus – Ki-67 antigen – GFAP

Autoři deklarují, že v souvislosti s předmětem studie nemají žádné komerční zájmy.

Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do bi omedicínských časopisů.

Obdrženo:
31. 7. 2011

Přijato:
2. 9. 2011

Zdroje

1. Doetsch F, García-Verdugo JM, Alvarez-Buylla A. Cellular composition and three-dimensional organization of the subventricular germinal zone in the adult mammalian brain. J Neurosci 1997; 17(13): 5046–5061.

2. Kempermann G. Why new neurons? Possible functions for adult hippocampal neurogenesis. J Neurosci 2002; 22(3): 635–638.

3. Amano T, Inamura T, Wu CM et al. Effects of single low dose irradiation on subventricular zone cells in juvenile rat brain. Neurol Res 2002; 24(8): 809–816.

4. Lazarini F, Mouthon MA, Gheusi G et al. Cellular and behavioral effects of cranial irradiation of the subventricular zone in adult mice. PLoS One 2009; 4(9): e7017.

5. Mizumatsu S, Monje LM, Morhardt DR et al. Extreme sensitivity of adult neurogenesis to low doses of X-irradiation. Cancer Res 2003; 63(14): 4021–4027.

6. Peissner W, Kocher M, Treuer H et al. Ionizing radiation-induced apoptosis of proliferating stem cells in the dentate gyrus of the adult rat hippocampus. Brain Res Mol Brain Res 1999; 71(1): 61–68.

7. Fan Y, Liu Z, Weinstein PR et al. Environmental enrichment enhances neurogenesis and improves functional outcome after cranial irradiation. Eur J Neurosci 2007; 25(1): 38–46.

8. Raber J, Rola R, LeFevour A et al. Radiation induced cognitive impairments are associated with changes in indicators of hippocampal neurogenesis. Radiat Res 2004; 162(1): 39–47.

9. Rola R, Raber J, Rizk A et al. Radiation-induced impairment of hippocampal neurogenesis is associated with cognitive deficits in young mice. Exp Neurol 2004; 188(2): 316–330.

10. Tada E, Yang C, Gobbel GT et al. Long-term impairment of subependymal repopulation following damage by ionizing irradiation. Exp Neurol 1999; 160(1): 66–77.

11. Wong CS, Van der Kogel AJ. Mechanisms of radiation injury to the central nervous system: implications for neuroprotection. Mol Interv 2004; 4(5): 273–284.

12. Kurita H, Kawahara N, Asai A et al. Radiation-induced apoptosis of oligodendrocytes in the adult rat brain. Neurol Res 2001; 23(8): 869–874.

13. Yuan H, Gaber MW, Boyd K et al. Effects of fractionated radiation on the brain vasculature in a murine model: blood-brain barrier permeability, astrocyte proliferation, and ultrastructural changes. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2006; 66(3): 860–866.

14. Cicciarello R, d’Avella D, Gagliardi ME et al. Time-related ultrastructural changes in an experimental model of whole brain irradiation. Neurosurgery 1996; 38(4): 772–779.

15. Frisén J, Johannson CB, Török C et al. Rapid, widespread and longlasting induction of nestin contributes to the generation of glial scar tissue after CNS injury. J Cell Biol 1995; 131(2): 453–464.

16. Bálentová S, Hajtmanová E, Plevkova J et al. Alterations in the rat forebrain’s neurogenesis following exposure to fractionated doses of gamma rays (submitted manuscript).

17. Kyrkanides S, Olschowka JA, Williams JP et al. TNF alpha and IL-1beta mediate intercellular adhesion molecule-1 induction via microglia–astrocyte interaction in CNS radiation injury. J Neuroimmunol 1999; 95(1–2): 95–106.

18. Dewitt DS, Kong DL, Lyeth BG et al. Experimental traumatic brain injury elevates brain prostaglandin E2 and thromboxane B2 levels in rats. J Neurotrauma 1988; 5(4): 303–313.

19. Hurley SD, Olschowka JA, O’Banion MK. Cyclooxygenase inhibition as a strategy to ameliorate brain injury. J Neurotrauma 2002; 19(1): 1–15.

20. Wu KL, Li YQ, Tabassum A et al. Loss of neuronal protein expression in mouse hippocampus after irradiation. J Neuropathol Exp Neurol 2010; 69(3): 272–280.

21. Shi L, Molina DP, Robbins ME et al. Hippocampal neuron number is unchanged 1 year after fractionated whole-brain irradiation at middle age. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2008; 71(2): 526–532.

22. Bálentová S, Račeková E, Martončíková M et al. Cell proliferation in the adult rat rostral migratory stream following exposure to gamma irradiation. Cell Mol Neurobiol 2006; 26(7–8): 1131–1139.

23. Bálentová S, Račeková E, Mišúrová E. Effect of low-dose irradiation on proliferation dynamics in the rostral migratory stream of adult rats. Folia Biol (Prague) 2007; 53(3): 74–78.

24. de Olmos J, Hardy H, Heimer L. The afferent connections of the main and the accessory olfactory bulb formations in the rat: an experimental HRP-study. J Comp Neurol 1978; 181(2): 213–244.

25. Eichenbaum H, Otto TA, Wible CG et al. Ch 7. Building a model of the hippocampus in olfaction and memory. In: Davis JL, Eichenbaum H (eds). Olfaction. Cambridge: MIT Press 1991; 167–210.

26. Vanderwolf CH. The hippocampus as an olfacto-motor mechanism: were the classical anatomists right after all? Behav Brain Res 2001; 127(1–2): 25–47.

27. Madsen TM, Kristjansen PE, Bolwig TG et al. Arrested neuronal proliferation and impaired hippocampal function following fractionated brain irradiation in the adult rat. Neuroscience 2003; 119(3): 635–642.

28. van Praag H, Schinder AF, Christie BR et al. Functional neurogenesis in the adult hippocampus. Nature 2002; 415(6875): 1030–1034.