Zweck
Es sollten die Auswirkungen einer Hypoxie-Exposition auf die zelluläre Strahlungsempfindlichkeit und das Überleben von Tumorzellen mit unterschiedlicher intrinsischer Strahlungsempfindlichkeit unter normoxischen Bedingungen beurteilt werden.
Material und Methoden
Drei Plattenepithelkarzinom-Zelllinien (SCC) mit ausgeprägten Unterschieden in der Strahlenempfindlichkeit wurden vor, während oder nach der Bestrahlung einer Hypoxie ausgesetzt. Die Zellen wurden parallel für den Koloniebildungstest (CFA) ausgesät und auf γH2AX-Herde gefärbt oder für die Western-Blot-Analyse verarbeitet.
Die Ergebnisse
Hypoxie während der Bestrahlung führte zu einem erhöhten Zellüberleben und einer verringerten Menge an restlichen γH2AX-Foci in allen Zelllinien mit ähnlichen Sauerstoffverstärkungsverhältnissen (OER SKX: 2.31, FaDu: 2.44, UT-SCC5: 2.32), während die Hypoxie nach der Bestrahlung weder CFA noch verbleibende γH2AX-Foci veränderte. Interessanterweise führte eine längere Hypoxie-Exposition vor der Bestrahlung zu unterschiedlichen Ergebnissen, die als Hypoxie-modifizierender Faktor (HMF) bewertet wurden, nämlich Strahlensensibilisierung (SKX HMF: 0.76), Strahlenresistenz (FaDu HMF: 1.54) und keine Wirkung (UT SCC-5 HMF: 1.1). Insbesondere wurde eine Radiosensibilisierung in der ATM-defizienten SKX-Zelllinie beobachtet, während UT SCC-5 und in geringerem Maße auch FaDu-Zellen eine strahlen- und hypoxieinduzierte Hochregulierung der ATM-Phosphorylierung zeigten. In allen Zelllinien war Rad51 herunterreguliert, während Phosphor-DNA-PKcs unter Hypoxie für FaDu und UTSCC-5 verstärkt und in der SKX-Zelllinie verzögert war.
Zusammenfassung
Wir berichten hier über eine Schlüsselrolle von ATM bei der zellulären Fitness von Zellen, die vor der Bestrahlung einer längeren mäßigen Hypoxie ausgesetzt waren. Während die Reaktion auf DNA-Schäden nach der Bestrahlung unter diesen Bedingungen hauptsächlich durch den nicht homologen Endverbindungs-Reparaturweg gesteuert zu werden scheint, deuten unsere Daten auf eine wichtige Rolle der ATM-Kinase bei der hypoxiebedingten Modifikation der Strahlungsreaktion hin.
Franziska Hautha, DanielZipsa, Apostolos Menegakisa.
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