Az antioxidáns Tempol csökkenti a karcinogenezist és fokozza a túlélést az egerekben, ha nem teljes testsugárzást követően adják be

Absztrakt

Bevezetés

Az emberek ionizáló sugárzásnak (IR) való szándékos vagy véletlen kitettsége számos akut hatáshoz vezethet, ideértve a letalitást vagy a szervi sérülést (1) és a karcinogenezist (2) magában foglaló hosszú távú késői hatásokat. Ezen toxicitások elleni védelem érdekében folyamatosan fejlesztettek kémiai és biológiai sugárvédőket vagy csillapítókat (3), amelyek elsősorban a teljes test besugárzását (TBI) követő akut sugárzási szindróma elleni védekezésre vagy a normál szövetvédelemre irányultak a rákos betegeknél. sugárkezelés (4). Terrorista által közvetített nukleáris támadás vagy az atomreaktorok véletlen károsodása a nem halálos IR-dózisoknak kitett emberek nagy populációját veszélyeztetheti a rák kiváltásával. Ilyen események figyelmeztetés nélkül is előfordulhatnak, ami az IR-expozíció utáni beavatkozások alkalmazását teszi szükségessé. Hasonlóképpen, IR-indukálta második rosszindulatú daganatok is előfordulhatnak a végleges sugárterápia után (5, 6). Mindkét helyzet azt sugallja, hogy biztonságos és hatékony beavatkozásokra van szükség az emberek IR-expozíció utáni kockázatának csökkentése érdekében.

Anyagok és metódusok

Felmérés, boncolás és patológia

Az állatokat hetente legalább háromszor gondosan ellenőriztük egész életük során. A vizsgálat végpontja a tumor képződése volt (legfeljebb 2 cm átmérőjű), vagy addig, amíg az állat humánus végpontot nem ért el (gyors súlycsökkenés, gyengítő hasmenés, érdes szőrzet, görnyedt testtartás, nehézlégzés, letargia, tartós fekvés, sárgaság, jelentősen) rendellenes neurológiai tünetek, bármilyen nyílásból származó vérzés, proptosis vagy rendellenes szem megjelenés, mozgáskorlátozottság vagy képtelenség táplálékot vagy vizet szerezni), amikor az állatot eutanizálták, és daganat jelenlétére és halálának okaira értékelték. Az egereket CO2 belégzésével eutanizálták, és a mellkasi aortából vért gyűjtöttek a teljes vérkép érdekében. Minden egéren átfogó boncolási vizsgálatot végeztek a súlyos elváltozások leírásával, az összes fő szerv, szövet és elváltozás összegyűjtésével, valamint a patológiai anyagok 10% -os pufferolt semleges formalinban történő rögzítésével. A szöveteket feldolgoztuk és hematoxilinnal és eozinnal festettük. Az igazgatóság igazolt állatorvosi patológusa végezte el a patológia értékelését. Különleges foltokat és immunhisztokémiát végeztek az állatok egy részén, hogy tisztázzák a hematopoietikus neoplazmák fő formáját.

Statisztikai analízis

Az adatokat R (2.14 verzió), SAS Software 8.2 és MATLAB segítségével elemeztük. Az életkor szerinti teljes túlélési valószínűséget Kaplan – Meier módszerrel becsültük meg. A log rang-tesztet alkalmaztuk a csoportok közötti túlélés jelentős eltéréseinek tesztelésére. Az életkor szerinti kumulatív incidencia görbéket kiszámítottuk a hematopoietikus neoplazma, a nonhematopoietic neoplazma utáni halál és a nem rákos halál közötti versengő kockázatokra a nemparaméteres maximális valószínűség becslő segítségével (19). A hematopoietikus és a nonhematopoietic neoplazmával rendelkező egerek esetében az előbbit számoltuk első eseményként. A relatív veszélyeket a Cox arányos veszélyek módszerével becsültük meg. A 0,05-nél kisebb P értékeket statisztikai tendenciának tekintettük.

Gén expressziós vizsgálatok

Az agy-, máj- és izomszöveteket (5-8 egér per idõpont) összegyûjtöttük a Tempol- és kontrolltáplált C3H egerekbõl 14 és 60 nap után, és -80 ° C-on tároltuk. A teljes RNS-t fagyasztott szövetekből extraháltuk TRIzol Reagens (Life Technologies, Inc.) alkalmazásával a standard protokoll szerint. Az RNS koncentrációt a NanoDrop 1000 spektrofotométerrel (Thermo Fisher Scientific) határoztuk meg. A mintákat ezután DNázzal kezeltük Ambion DNS-mentes készlet (Life Technologies, Inc.) alkalmazásával. Amplifikált antiszensz RNS-t állítottunk elő a mintákból az Arcturus RiboAmp PLUS Amplification Kit (Life Technologies, Inc.) segítségével. Az mRNS-t jelöltük és hibridizáltuk a korábban leírtak szerint (20).

Az anyagokkal és módszerekkel kapcsolatos további részletek a Kiegészítő anyagok és módszerek részben találhatók.

Eredmények

Az állatok súlya és az élelmiszer-fogyasztás

A CBA (A) és a C3H (C) egerek különböző csoportjainak átlagos tömege/g (g) az idő függvényében. Átlagos táplálékfogyasztás (g)/egér/nap a CBA (B) és C3H (D) egerek különféle csoportjai számára.

A túlélés és a halálozás értékelése

A, Kaplan – Meier túlélési ábrák C3H egerekhez. Az egereket 0 vagy 3 Gy TBI-nek tették ki Tempol táplálékkiegészítéssel, amelyet közvetlenül a sugárzás után indítottak el, és az egész életen át fenntartották. Statisztika a túlélési görbék log rang elemzésével: 0 Gy C versus 0 Gy T (P = 0,06); 0 Gy C és 3 Gy C (P A táblázat megtekintése:

Soron belüli megtekintése
Felugró ablak megtekintése

A túlélés mediánja és a neoplazmák százalékos megoszlása CBA egerekben

A túlélés mediánja és a neoplazmák százalékos megoszlása C3H egerekben

Gén expressziós minták az izom-, a máj- és az agyszövetekben, kontrollos vagy Tempol-kiegészített étrenden 2 hét vagy 2 hónapig vett C3H egerekből. Az expressziós mintákat hierarchikus klaszterezéssel elemeztük, a szövetekben a kétszeres génváltozás figyelemmel kísérésével. A klaszter térképeket normalizáltuk a kéthetes kontroll étrendes egerekre (génexpresszió: zöld, felfelé szabályozott; piros, csökkentetten szabályozott).

Vita

A 3 Gy TBI-nek kitett egerek élettartama csökkent a besugárzatlan kontroll egerekhez képest, amit rövidebb medián túlélési idő bizonyít (1. és 2. táblázat). A Tempol táplálékkiegészítés jelentős medián túlélési előnyöket nyújtott a TBI után mindkét egér törzsben. Ezek az eredmények összhangban vannak a rákra hajlamos egerek felhasználásával végzett korábbi vizsgálatokkal, amelyekben a Tempol táplálékkiegészítés jelentősen meghosszabbította a túlélés mediánját (16–18).

A Tempol nem figyelt meg a nem rákos halálozásokra a C3H egerekben végzett IR után. Összességében a C3H adatok RH elemzése egyértelműen előnyt mutat a Tempol-kezelésben egerekben, akár 104 hétig, mind a kontroll, mind az IR-vel kezelt csoportokban. 104 hét után az RH elemzés előnyt mutat a besugárzott egereknél a Tempol-on; besugárzatlan egerekben azonban a Tempol a kontrollhoz képest mérsékelt káros hatást fejtett ki a teljes túlélés, a nem vérképző neoplazmák és a nem rákos halálozások tekintetében (S7. kiegészítő táblázat). Ez utóbbi megállapítás oka nem világos; idős egerekben azonban káros vagy csökkent gyógyszer-anyagcserében élhet (23). A 104 hétnél hosszabb egerek geriátrusnak tekinthetők, a homeosztázis várható perturbációival. Alternatív megoldásként a Tempol csoport súlya egy minimálisan elfogadható szint alá eshetett, ami idős egerekben hozzájárulhatott az alábbiakban megfigyelt késői káros hatásokhoz.

A lehetséges összeférhetetlenség nyilvánosságra hozatala

Potenciális összeférhetetlenséget nem hoztak nyilvánosságra. A kiadvány tartalma nem feltétlenül tükrözi az Egészségügyi és Humán Szolgáltatások Minisztériumának nézeteit vagy politikáját, és a kereskedelmi nevek, kereskedelmi termékek vagy szervezetek említése sem jelenti az Egyesült Államok kormányának jóváhagyását.

A szerzők közreműködése

Koncepció és tervezés: J. B. Mitchell, P.S. Albert, J.A. szakács

Módszertan kidolgozása: M. R. Anver, P.S. Albert, J.A. szakács

Adatgyűjtés (biztosított állatok, megszerzett és kezelt betegek, biztosított létesítmények stb.): J. B. Mitchell, M. R. Anver, A. L. Sowers

Az adatok elemzése és értelmezése (pl. Statisztikai elemzés, biostatisztika, számítási elemzés): J. B. Mitchell, M. R. Anver, P.S. Rosenberg, P.S. Albert, J.A. szakács

A kézirat megírása, áttekintése és/vagy átdolgozása: J. B. Mitchell, M. R. Anver, P.S. Rosenberg, M.C. Krishna, P.S. Albert, J.A. szakács

Adminisztratív, technikai vagy anyagi támogatás (azaz adatszolgáltatás vagy -rendezés, adatbázisok összeállítása): M. R. Anver, A. L. Sowers, M. Figueroa, A. Thetford

Tanulmányi felügyelet: J. B. Mitchell

Támogatás

Ezt a kutatást a NIAID Radiológiai és Nukleáris Fenyegetések Elleni Orvosi Ellenintézkedések programja, valamint az Országos Rákkutató Intézet (NIH) Rákkutató Központ intramurális kutatási programja és részben az NCI, NIH szövetségi forrásaival támogatta a HHSN261200800001E számú szerződés alapján.

A cikk megjelenésének költségeit részben az oldaldíjak megfizetése fedezte. Ezért ezt a cikket a 18 U.S.C. Az 1734. § kizárólag ennek a ténynek a feltüntetésére.

Köszönetnyilvánítás

A szerzők köszönetet mondanak Dr. RJ Michael Fry, Michael Potter és C. Norman Coleman a tanulmány kísérleti tervezésével kapcsolatos hasznos beszélgetésekért; Darlene Green és a Pathology/Histotechnology Laboratory boncolási munkatársai technikai segítségnyújtás céljából; és dr. Deborah Citrin, Kevin Camphausen és Blanche Alter a kézirat kritikai felülvizsgálatáért.