Survival and mutations in stationary CHO cells after gamma and UV irradiation

Abstract

Dit rapport bevat de resultaten van experimenteel onderzoek met stationaire CHO-cellen voor celoverleving en hypoxanthine-fosforibosyl-transferase(HPRT)-mutaties na blootstelling aan gammastraling en ultraviolette straling (UV). Speciale aandacht gaat uit naar het herstel van de stralingsschade na vertraagde uitplating en bij gefractioneerde bestralingen. De resultaten worden verklaard aan de hand van een moleculair model voor cellulaire radiobiologische effecten. De resultaten tonen dat zowel voor gamma straling als voor UV er een nauwe relatie is tussen de effecten celoverleving en mutaties. In het radiobiologische model wordt dit verklaard door aan te nemen dat beide effecten worden veroorzaakt door een type basisschade, nl. dubbelstrengsschade aan DNA. Voor gammastraling kan het effect voor zowel celoverleving als mutaties beschreven worden met een lineair-kwadratische dosis-effectrelatie. Vertraagde uitplating resulteert in een verkleining van zowel de lineaire als de kwadratische term van de dosis-effectrelatie. Dit herstel kan slechts 30% van het effect verwijderen. Met gefractioneerde bestraling kan herstel van sublethale schade aangetoond worden, dat samenhangt met een verandering van de kwadratische term (beta-D2): als de tijd tussen fracties vergroot wordt, is er minder effect. Dit herstel kan oplopen tot 100%, en is verantwoordelijk voor een lagere beta voor lage dosistempi. Voor UV is de dosis-effectrelatie conceptueel en experimenteel puur kwadratisch, zowel voor celoverleving als voor mutaties, hoewel er in de stationaire fase twee populaties cellen met verschillende gevoeligheid gevonden zijn. Het UV-effect vermindert met vertraagde uitplating en heeft een significant langere herstelperiode dan het effect van gammastraling. De combinatie van gammastraling en UV kan resulteren in een extra effect door de interactie tussen sublethale schade van gammastraling en UV. Deze extra bijdrage wordt lager met langere tussentijd tussen de fracties en is met tussentijden langer dan 24 uur niet significant meer. Er is een poging gedaan om deze extra term te karakteriseren als gamma-type- of UV-type-effect. De resultaten waren echter niet eenduidig

Experimental results on cell survival and hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase (HPRT) mutations in stationary CHO cells after irradiation with gamma rays and ultraviolet radiation (UV) are presented. In the experiments special attention was given to the influence of repair observed after delayed plating and fractionated irradiation. The results are explained using a radiobiological model for cellular effects. The results show that after gamma radiation the dose-effect relationships of both cell survival and mutation induction can be described with a linear-quadratic dose-effect relationship. Delayed plating results in a change of the linear and the quadratic term of the dose-effect relationships caused by potentially lethal damage repair. This repair can only remove 30% of the radiation effect. Sublethal damage repair was observed after fractionated irradiation and is related to a change of the quadratic term (beta-D2). This type of repair ultimately can remove 100% of the sublethal lesions and causes a lower beta value with lower dose rates. For UV, a purely quadratic dose-effect relationship was found, both for cell survival and mutations. The radiation effect is less, when delayed plating is allowed. The repair time of UV-effects is longer than of effects of ionizing radiation. Combined exposure to gamma rays and UV results in an extra effect, because of interaction between sublethal damage of gamma and UV radiation. This extra effect becomes less with longer times between the two fractions and is not significant for long lasting exposures. An attempt was made to characterize the nature of the extra contribution in terms of gamma type or UV type of damage, but the results are not exclusive.