БЕЛКОВЫЕ МАРКЕРЫ ПРИ ВНЕШНЕМ И ВНУТРЕННЕМ ОБЛУЧЕНИИ ЧЕЛОВЕКА

DOI: https://doi.org/None

В.Л. Рыбкина, доктор медицинских наук, Т.В. Азизова, кандидат медицинских наук Южно-Уральский институт биофизики ФМБА России, Российская Федерация, 456780, Челябинская область, Озерск, Озерское шоссе, д. 19 E-mail: [email protected]

Представлены данные об изменении содержания и посттрансляционной модификации белков в клетках и биологических жидкостях под влиянием внешнего и внутреннего облучения человека. Исследование содержания и посттрансляционной модификации различных белков после воздействия острого и хронического облучения имеет теоретическое и прикладное значение. Эти данные дают ключ к пониманию механизмов развития ближайших и отдаленных эффектов радиационного воздействия. Важность исследований при облучении определяется также возможностью использования полученных результатов для биологической индикации и биологической дозиметрии. Кроме того, белки могут служить биологическими маркерами радиочувствительности и радиорезистентности, что имеет большое значение в онкологии при лечении злокачественных новообразований и формировании групп риска контингентов, подвергшихся воздействию ионизирующих излучений, с целью диспансерного наблюдения и профилактики его отдаленных последствий. Воздействие ионизирующих излучений – это стресс, на который клетки отвечают активацией множества сигнальных путей, приводящий к изменению содержания большого количества белков – сигнализирующих о наличии разрывов ДНК, участвующих в ее репарации, контроле клеточного цикла, апоптозе; протоонкогенов; белков, участвующих в процессе воспаления, фолдинге белков; ферментов.
Ключевые слова: 
белковые маркеры, внешнее облучение, внутреннее облучение, биологическая индикация, биологическая дозиметрия
Для цитирования: 
Рыбкина В.Л., Азизова Т.В. БЕЛКОВЫЕ МАРКЕРЫ ПРИ ВНЕШНЕМ И ВНУТРЕННЕМ ОБЛУЧЕНИИ ЧЕЛОВЕКА. Молекулярная медицина, 2017; (6): -
Список литературы: 
  1. Azimzadeh O., Atkinson M.J. Soile Tapio. Proteomics in radiation research: present status and future perspectives Radiat. Environ. Biophysics. 2014; 53 (1): 31–8.
  2. Scully R., Xie A. Double strand break repair functions of histone H2AX Mutat. Res. 2013; (1–2): 5–14.
  3. Bouquet F. The loss of gamma-H2AX signal is a Marker of DNA double strand breaks repair only at low levels of DNA damage. Cell Cycle. 2006; 5 (10): 1116–22.
  4. Suzuki M., Suzuki K., Kodama S., Watanabe M. Phosphorilated histone H2AX foci persist on rejoined mitotic chromosomes in normal human diploid cells exposed to ionizing radiation. Radiation Res. 2006; 165: 269–76.
  5. Hu B., Wu L., Han W., Zhang L., Chen S., Xu A., Hei T.K., Yu Z. The time and spatial effects of bystander response in mammalian cells induced by low dose radiation. Carcinogenesis. 2006; 27 (2): 245–51.
  6. Leatherbarrow E.L., Harper J.V., Cucinotta F.A. Induction and quantification of gamma-H2AX foci following low and high Let-irradiation. Int. J. Radiat. Biol. 2006; 82 (2): 111–8.
  7. Kataoka Y., Bindokas V.P. Duggman R. Flow cytometric analysis of phosphorilated histone H2X following exposure to ionizing radiation in human microvascular endothelial cells. J. Rad. Res. 2006; 47: 245–57.
  8. Sak A., Grehl S., Erichsen P., Engelhard M, Grannass A., Levegrün S., Pöttgen C., Groneberg M., Stuschke M. Gamma-H2AX foci formation in peripheral blood lymphocytes of tumor patients after local radiotherapy to different sites of the body: dependence on the dose distribution, irradiated site and time from start of treatment. Int. J. Radiation Biol. 2007; 83 (10): 639–52.
  9. Ismail H.I., Wadhra T.I., Hammarsten O. An optimized method for detecting gamma-H2AX in blood cells reveals a significant interindividual variation in the gamma-H2AX response among humans. Nucleic Acids Res. 2007; 35 (3): 336–46.
  10. Okazaki R., MoonY., Norimura T. Ionizing radiation enhances the expression of nonsteroid anti-inflammatory drag-activated gene (NAGI) by increasing the expression of TP53 in human colon cancer cells. Radiation Res. 2006; 165 (2): 125–30.
  11. Jung S., Lee S., Lee J., Li C., Ohk J-Y., Jeong H K., Lee S., Kim S., Choi Y., Kim S., Lee H., Lee M-S. Protein expression pattern in response to ionizingradiation in MCF-7 human breast cancer cells. Oncology Letters. 2012; 3: 147–54.
  12. Tsutomu S., Manabu F., Naoki K. The role of cyclin D1 in response to long term exposure to ionizing radiation Cell Cycle. 2013; 12 (17): 2738–43.
  13. Tichý A., Záskodová D., Rezácová M., Vávrová J., Vokurková D., Pejchal J., Vilasová Z., Cerman J., Osterreicher J. Gamma-radiation-induced ATM-dependent signalling in human T-lymphocyte leukemic cells, MOLT-4. Acta Biochim. Pol. 2007; 54: 281–7.
  14. Wang T., Hu Y., Dong S. Fan M., Tamae D., Ozeki M., Gao Q., Gius D., Li J.J. Co-activation of NF-κB, ERK and GADD45β in Response to Ionizing Radiation. J. Biol. Chem. 2005; 280 (5): 12593–601.
  15. Blakely W.F., Miller A.C., Muderhwa J.M., Development and validation of radiation-responsive protein bioassays for biodosimetry applications. NATO human factors and medicine panel research task group 099 «Radiation bioeffects and countermeasures» meeting held in Bethesda, Maryland, USA, June 21–23, 2005, published in AFRI CD 05-2.
  16. Yang J.Y., Xia W., Hu M. C. Ionizing radiation activates expression of FOXO3a, Fas ligand, and Bim, and induces cell apoptosis. Int. J. Oncol. 2006; 29: 643–8.
  17. Merrick A., Errington F., Milward K., O’Donnell D.,Harrington K.,Bateman A.,Pandha H.,Vile R.,Morrison E.,Selby P.,Melcher A. Immunosuppressive effects of radiation on human dendritic cells: reduced Il-12 production on activation and impairment of T-cell priming. Br. J. Cancer. 2005; 92 (8): 1450–8.
  18. Quotob S., Lachapelle S., Thorleifson E. Biological dosimetry and markers of nuclear and radiological exposures: identification of radiation responsive biomarkers using a rotary bioreactor to stimulate an in vivo environment. Project Number CFTI 0017RD(1) Health Canada.
  19. Konemann S., Bolling T., Malath J. Time and dose-dependent changes of intracellular cytokine and cytokine receptor profile of Ewing tumor subpopulations under the influence of ionizing radiation. Int. J. Radiat. Biol. 2003; 79 (11): 897–909.
  20. Van Der Meeren A., Bertho J.M., Vandamme M., Gaugler M-H. Ionizing radiation enhances IL-6 and IL-8 production by human endothelial cells. Mediators Inflamm. 1997; 6 (3): 185–93.
  21. Behrends U., Peter R., Hintermeier-Knabe R., Eissner G., Holler E., Bornkamm G.W., Caughman S.W., Degitz K. Ionizing radiation induces human intercellular adhesion molecule-1 in vitro. J. Invest. Dermatol. 1994; 103: 726–30.
  22. Cordes N., Blaese M.A., Meineke V., Van Beuningen D. Ionizing radiation induces up-regulation of functional beta-integrin in human lung tumor cell lines in vitro. Int. J. Radiat. Biol. 2002; 78 (5): 347–57.
  23. Zhou H., Ivanov V.N., Gillespie J. Geard C.R., Amundson S.A., Brenner D.J., Yu Z., Lieberman H.B., Hei T.K. Mechanism of radiation-induced bystander effect: Role of the cyclogenase-2 signaling pathway. PNAS. 2005; 102 (41): 14641–6.
  24. Kuo Mei-Ling, Kinsella T.J. Expression of Ribonucleotide Reductase after ionizing radiation in human cervical carcinoma cells. Cancer Res. 1998; 58 (5): 2245–52.
  25. Vega-Carillo H.R, Banuelos-Valensuela R., Manzanares-Acua E. Response of human lymphocytes to low gamma ray doses. Alasbimn J. 2001; 3: http:www.alasbimjournal.cl/revistas/12/linfocitos.html
  26. Pluder F., Barjaktarovic Z., Azimzadeh O., Mortl S., Kramer A., Steininger S., Sarioglu H., Leszczynski D., Nylund R., Hakanen A., Sriharshan A., Atkinson M.J., Tapio S. Low-dose irradiation causes rapid alterations to the proteome of the human endothelial cell line EA. hy926. Radiat. Environ. Biophys. 2011; 50: 155–66.
  27. Sriharshan A., Boldt K., Sarioglu H., Barjaktarovic Z., Azimzadeh O., Hieber L., Zitzelsberger H., Ueffing M., Atkinson M.J., Tapio S. Proteomic analysis by SILAC and 2D-DIGE reveals radiation-induced endothelial response: four key pathways. J. Proteomics. 2012; 75 (8): 2319–30.
  28. Yentrapalli R., Azimzadeh O., Barjaktarovic Z., Sarioglu H., Wojcik A., Harms-Ringdahl M., Atkinson M.J., Haghdoost S., Tapio S. Quantitative proteomic analysis reveals induction of premature senescence in human umbilical vein endothelial cells exposed to chronic low-dose rate gamma radiation. Proteomics. 2013; 13 (7): 1096–107.
  29. Skiold S.B.S., Auer G., Hellman U., Naslund I., Harms-Ringdahl M., Haghdoost S. Low doses of gamma-radiation induce consistent protein expression changes in human leukocytes. Int. J. Low Radiat. 2011; 8: 374–87.
  30. Becciolini A., Porciani S., Lanini A., Balzi M.,Faraoni P. Proposal for biochemical dosimeter for prolonged space flights. Phys. Med. 2001; 17 (1): 185–6.
  31. Rybkina V.L., Azizova T.V., Scherthan H., Meineke V., Doerr H., Adamova G.V., Teplyakova O.V., Osovets S.V., Bannikova M.V., Zurochka A.V. Expression of blood serum proteins and lymphocyte differentiation clusters after Chronic Occupational Exposure to Ionizing Radiation. Radiat. Environ. Biophys. 2014; 53 (4): 659–70.
  32. Рыбкина В.Л., Азизова Т.В., Майнеке В., Шертан Г., Дерр Х., Адамова Г.В., Теплякова О.В., Осовец С.В., Пикулина М.В., Зурочка А.В. Влияние хронического облучения на некоторые показатели иммунитета. Иммунология. 2015; 36 (3): 145–9. [Rybkina V.L., Azizova T.V., Scherthan H., Meineke V., Doerr H., Adamova G.V., Teplyakova O.V., Osovets S.V., Bannikova M.V., Zurochka A.V. Influence of chronic irradiation on some immune indices. Immunologija. 2015; 36 (3): 145–9 (in Russian)]
  33. Okunieff P., Chen Y., Maguire D.J., Huser A.K. Molecular markers of radiation-related normal tissue toxicity. Cancer Metastasis Rev. 2008; 3: 363–74.
  34. Кириллова Е.Н., Муксинова К.Н., Другова Е.Д., Рыбкина В.Л., Захарова М.Л. Иммунный статус у работников ПО «Маяк» и жителей г. Озерска. Вопросы радиационной безопасности. 2006; 2: 13–23. [Kirillova E.N., Muksinova K.N., Drugova E.D., Rybkina V.L., Zakharova M.L. Immune status in PA «Mayak» workers and Ozersk citizens. Voprosy radiacionnoj bezopasnosti. 2006; 2: 13–23 (in Russian)].
  35. Кириллова Е.Н., Другова Е.Д., Муксинова К.Н., Рыбкина В.Л., Захарова М.Л., Ежова А.В., Урядницкая Т.И., Харитонов О.Е. Иммунный статус персонала ПО «Маяк» в поздние сроки после профессионального облучения. Иммунология. 2007; 28 (1): 37–42. [Kirillova E.N., Drugova E.D., Muksinova K.N., Rybkina V.L., Zakharova M.L., Ezhova A.V., Urjadnickaja T.I., Kharitonov O.E. The immune status of the PA «Mayak» personal in the late period after professional irradiation. .Immunologija. 2007; 28 (1): 37–42 (in Russian)].
  36. Konemann S., Bolling T., Malath J., Time and dose-dependent changes of intracellular cytokine and cytokine receptor profile of Ewing tumor subpopulations under the influence of ionizing radiation. Int. J. Radiat. Biol. 2003; 79 (11): 897–909.
  37. Солнцева О.С., Калинина Н.М., Бычкова Н.М. Роль цитокинов в осуществлении апоптотических процессов клеток иммунной системы у лиц, подвергшихся воздействию ионизирующей радиации в малых дозах. Иммунология. 2000; 3: 22–4. [Solnceva O.S., Kalinina N.M., Bychkova N.M. The role of cytokines in realization of apoptotic processes in the immune system cells in the individuals exposed to low doses of ionizing radiation. Immunologija. 2000; 3: 22–4 (in Russian)].
  38. Hagan M., Yacoub A., Dent P. Ionizing radiation causes a dose-dependent release of transforming growth factor alpha in vitro from irradiated xenografts and during palliative treatment of hormone-refractory prostate carcinoma. Clinical Cancer Research. 2004; 10 (9): 5724–31.
  39. Wickremeskera J.K., Chen W., Cannan R.J., Stubbs R.S. Serum proinflammatory cytokine response in patients with advanced liver tumors following selective internal radiation therapy (SIRT) with (90) Yttrium microspheres. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2001; 49 (4): 1015–21.
  40. Мальцев В.Н., Иванов А.А., Михайлов В.Ф. Мазурик В.К. Индивидуальный прогноз тяжести и исхода острой лучевой болезни по иммунологическим показателям. Рад. биол. радиоэкол. 2006; 46 (2): 152–8. [Mal’tsev V.N., Ivanov A.A., Mikhaĭlov V.F., Mazurik V.K. The individual prognosis of the gravity and of the outcome of acute radiation disease based on immunological indexes. Radiats. Biol. Radioecol. 2006; 46 (2): 152–8 (in Russian)].
  41. Matsumura S., Wang B., Kawashima N. Braunstein S,Badura M.,Cameron T.O., Babb J.S., Schneider R.J., Formenti S.C., Dustin M.L., Demaria S. Radiation-induced CXCL16 release by breast cancer cells attracts effector T cells. J. Immunol. 2008; 181 (5): 3099–107.
  42. Рыбкина В.Л., Азизова Т.В. Иммунологические биомаркеры внутриутробного облучения. В книге: Медико-биологические проблемы действия радиации. Международная конференция. М., 2012; 11. [Rybkina V.L., Azizova T.V. The Immunological biomarkers of the intrauterine irradiation. In the book: Biomedical problems of radiation exposure. International conference. M., 2012; 11 (in Russian)]
  43. Рыбкина В.Л., Азизова Т.В. Некоторые гуморальные факторы иммунитета у лиц, облученных внутриутробно. В книге: Хроническое радиационное воздействие: эффекты малых доз. Челябинск: 2010; 40–1. [Rybkina V.L., Azizova T.V. Some humoral immunity factors in intrauterine irradiated persons. In the book: Chronic radiation exposure: low doses effects. Chelyabinsk: 2010; 40–1 (in Russian)]
  44. Ярилин А.А., Беляков И.М., Надеждина И.М., Симонова А.В. Индивидуальные иммунологические параметры у ликвидаторов и пациентов с последствиями острой лучевой болезни через 5 лет после Чернобыльской аварии. Радиобиология. 1992; 32 (6): 771–8. [Jarilin A.A., Beljakov I.M., Nadezhdina I.M., Simonova A.V. Individual immunological parameters in clean-up workers and acute radiation sickness patients 5 years after Chernobyl accident. Radiobiologiia.1992; 32 (6): 771–8 (in Russian)]
  45. Rossner P. Jr., Chvatalova I., Shmuczerova J., Milcova A, Rössner P, Sram R.J. Comparison of p53 levels in lymphocytes and in blood plasma of nuclear power plant workers. Mutat. Res. 2004; 55: 1245–54.
  46. Löbrich M., Rief N., Kühne M. Heckmann M., Fleckenstein J., Rübe C., Uder M. In vivo formation and repair of DNA double-strand breaks after computed tomography examinations. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005; 102 (25): 8984–9.
  47. Котеров А.Н., Требенок З.А., Пушкарева Н.Б. Филиппович И.В. Металлотионеины в лимфоцитах крови пострадавших при Чернобыльской аварии. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 1995; 40 (3): 14–5. [Koterov A.N., Trebenok Z.A., Pushkareva N.B.Metallothioneins in blood lymphocytes of persons suffered from Chernobyl accident. Medicinskaja radiologija i radiacionnaja bezopasnost’. 1995; 40 (3): 14–5 (in Russian)]
  48. Захарова М.Л., Рыбкина В.Л., Кириллова Е.Н., Другова Е.Д., Муксинова К.Н., Соколова С.Н., Урядницкая Т.И. Исследование содержания онкомаркеров у работников ПО «Маяк», подвергшихся действию плутония. Вопросы радиационной безопасности. 2006; 2: 5–12. [Zakharova M.L., Rybkina V.L., Kirillova E.N., Drugova E.D., Muksinova K.N., Sokolova S.N., Urjadnickaja T.I. The Investigation of the tumor markers content in PA «Mayak» workers exposed to plutonium. Voprosy radiacionnoj bezopasnosti. 2006; 2: 5–12 (in Russian)]
  49. Menard C., Johann D., Lowenthal M. Discovering сlinical biomarkers of ionizing radiation exposure with serum proteomic analyses. Cancer Res. 2006; 66 (2): 1844–50.