Delovanje zračenja na indukciju apoptotske ćelijske smrti u hipokampusu pacova

Abstract

Ionizing radiation is commonly used in the treatment of brain tumors but it can impair cognitive functions, such as learning and memory. Since cognitive dysfunctions are predominantly result of cell death by apoptosis in hippocampal cells, in this study we analyzed acute effects of cranial gamma-irradiation (10 Gy) on expression of proapoptotic molecules (p53, Bax) and antiapoptotic molecule Bcl-2, as well as caspase-3 activation and cytochrome c redistribution in the hippocampus of young rats. The selected regimen of irradiation resembles the established animal model for childhood prophylactic cranial radiotherapy. Our results demonstrated that p53 mRNA expression was unchanged after irradiation, while induction of p53 protein was rapid. In parallel, Bax mRNA and protein levels were also increased following irradiation, whereas Bcl-2 expression was not changed during the examined post-irradiation period. These changes were accompanied with early hallmarks of apoptosis, such as increased cytochrome c release and stimulated activation of caspase-3. Overall, this study demonstrates that cranial irradiation is associated with the augmented apoptotic pathway in the rat hippocampus, which could be related to the cognitive decline observed in patients after prophylactic cranial radiotherapy, but also opens perspective in finding radioprotectors that can mitigate radiation injury of normal brain tissue.

Jonizujuće zračenje se često koristi u tretmanu tumora mozga ali ono može da ošteti kognitivne funkcije, kao što su učenje i pamćenje. Pošto je smanjenje kognitivnih funkcija većinom rezultat ćelijske smrti putem apoptoze u hipokampalnim ćelijama u ovoj studiji su analizirani efekti kranijalnog gama-zračenja (10 Gy) na ekspresiju proapoptotskih (p53, Bax) i antiapoptotskih molekula (Bcl-2), kao i na aktivaciju kaspaze-3 i redistribuciju citohroma c u hipokampusu mladih pacova. Odabrani režim zračenja odgovara uspostavljenom životinjskom modelu za dečiju profilaktičku kranijalnu radioterapiju. Naši rezultati pokazuju da je ekspresija p53 i RNK nepromenjena nakon zračenja, dok je indukcija p53 proteina veoma brza. Istovremeno Bax iRNK i protein su povećani nakon zračenja, dok je ekspresija Bcl-2 nepromenjena tokom ispitivanog perioda. Ove promene su praćene ranim znacima apoptoze, kao što su povećano oslobađanje citohroma c i aktivacija kaspaze-3. Generalno, ova studija pokazuje da je kranijalno zračenje povezano sa stimulisanim apoptotskim putem u hipokampusu pacova, što se može povezati sa kognitivnim oštećenjima uočenih kod pacijenata nakon profilaktičke kranijalne radioterapije, ali takođe otvara perspektive u pronalaženju radioprotektora koji smanjuju oštećenje normalnog nervnog tkiva nakon zračenja.