Значительное Споры о возможном вредном воздействии низкой или очень низких дозах ионизирующего излучения и страх общественности излучения, что обусловлено изображений атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки и редких аварий атомных станций (усугубляется массовой информации), привело к очень строгое регулирование радиационной защиты и стандарты, которые потенциально не научно обоснованным. В течение последних трех десятилетий, многочисленные доклады документально как отсутствие вредных и наличие потенциально полезных биологических эффектов, вызванных низкой дозой излучения 1-4. Основным фактором риска радиационного здоровье вероятность рака, по оценкам на основе эпидемиологических исследований переживших атомные бомбы, получающих высокие или средние дозы радиации. Линейной экстраполяции этих данных (так называемых не-линейное нет порога или LNT модель) используется для оценки рисков рака при низких дозах. Тем не менее, этот подход не получил мировую научную принятиеи сильно обсуждается 5.
Очевидно, что больше исследования необходимы, чтобы прояснить этот вопрос и, возможно, улучшить стандарты радиационной защиты. Такие исследования должны включать хронические процедуры (наилучшее приближение экологических и профессиональных рисков), в естественных условиях на животных моделях (лучше для экстраполяции эффектов к человеку) и такие конечные точки, как уровень повреждений ДНК, ремонт ДНК и мутагенеза. Известно, что ДНК основной мишенью для повреждения радиационных эффектов и неполным или неправильно ремонт может привести к мутагенеза и рака развития 6.
ДНК двухцепочечной разрывы (DSB) являются одним из самых вредных видов повреждений ДНК и может привести к гибели клеток и онкогенеза 7. Поэтому, важно, чтобы иметь возможность надежно и точно измерить уровень DSB после воздействия малых доз радиации и / или других факторов стресса, таких как химических загрязнителей. Одним из наиболее чувствительных и специфических маркеровДНК DSB фосфорилируется гистонов Н2АХ, называется γH2AX 8, пока другие маркеры и методы были предложены 9,10. Считается, что тысячи молекул H2AX, в непосредственной близости от индуцированного DSB, которые участвуют в формировании благоприятной γH2AX обнаружение индивидуального DSB по иммунофлуоресцентного маркировки с антителом и флуоресцентной микроскопии анти-γH2AX 11. Ответ очень быстро, достигая максимума между 30 и 60 мин. Существуют доказательства того, что γH2AX облегчает ремонт ДНК DSB путем привлечения других факторов ремонт на сайты разрывов и изменения структуры хроматина, чтобы закрепить концы сломанной ДНК и обеспечить доступ для других белков ремонт (рассмотренных в 12). После завершения ремонта ДНК DSB, γH2AX получает де-фосфорилируется и / или подвергается деградации, и вновь синтезированные молекулы H2AX заменить γH2AX в пострадавших районах хроматина 10. Формирование и потери γH2AX Мониторинг может,Поэтому, обеспечивают точную оценку ДНК DSB ремонт кинетики. Этот подход был использован для изучения ремонт DSB в различных линий опухолевых клеток человека, облученных высокими дозами радиации и ее скорости и остаточных уровней DSB, как было показано, коррелирует с радиочувствительности 13-15.
Мы изменили эту экспериментальный подход и применять его в естественных условиях в исследовании мыши, чтобы изучить влияние малых доз хронического γ- и β-облучения на уровнях и ремонта (рис 1) ДНК DSB. Во-первых, мы продемонстрировать способ для выполнения долгосрочного Хроническое воздействие мышей с β-излучение, испускаемое либо тритий (водород-3) в виде тритием воды (НТО), либо как органически связанный тритий (ОСТ), растворенного в питьевой воде , Эти две формы, как ожидается, накапливать и / или распространение по-разному в организме и, следовательно, производить различные биологические эффекты. Обе формы потенциальные опасности в ядерной промышленности. Это лечениеидет параллельно с хроническим воздействием γ-излучения при эквивалентной дозы, чтобы правильно сравнение двух типов излучения, которая имеет решающее значение для оценки их относительной биологической эффективности. Бета-излучение состоит из электронов, что делает его очень отличается от γ-излучения высокой энергии фотонов. Из-за этой разницы, Β-излучение представляет основном внутреннюю опасность для здоровья и может производить различные биологические эффекты по сравнению с γ-излучения. Это осложнение привело к значительным споры по поводу регулирования воздействия β-излучения, испускаемого НТО. Таким образом, нормативные уровни НТО в питьевой воде для населения варьируется от 100 Бк / л в Европе 75 000 Бк / л в Австралии. Поэтому, важно, чтобы сравнить биологические эффекты НТО в эквивалентных дозах γ-излучения. Во-вторых, скорость ДНК DSB измеряется в изолированных спленоцитов после завершения хронического облучения с помощью immunofluorescently помечены γH2AX обнаружитьред с помощью проточной цитометрии. Это позволяет оценить степень повреждения ДНК, нанесенные в естественных воздействий. Тем не менее, это разумно ожидать, что такие риски низкого уровня не может производить какие-либо обнаруживаемых ставки ДНК DSB; вместо этого, некоторые скрытые изменения / ответы можно ожидать, что будет влиять на способность клеток к репарации повреждений ДНК. Эти изменения, если он найден, может быть либо стимулирующий (производить благоприятное воздействие) или ингибирующее (производство вредное воздействие). Предложенный протокол позволяет выявить такие изменения, бросая вызов извлеченные спленоцитов с высокой дозой радиации, который производит значительное количество повреждений (например, 2 Гр производству примерно 50 ДНК DSB на ячейку или 3 -. Увеличение 5 раза в общей уровне γH2AX) , Впоследствии, формирование и потеря γH2AX, отражающие начала и завершения ремонта DSB, контролируется с помощью проточной цитометрии. Таким образом, не только базальную и вызванных лечением уровни ДНК DSB могут быть измерены, ноТакже его потенциальный эффект от способности клеток реагировать и ремонта повреждений ДНК, вызванных гораздо более высоких уровнях стрессорных.