Controversia significativa sobre los posibles efectos nocivos de cualquiera de las dosis bajas o muy bajas de radiación y el temor del público de la radiación, impulsado por las imágenes de los bombardeos atómicos de Hiroshima y Nagasaki y de accidentes en plantas nucleares raras ionizante (exacerbada por los medios de comunicación), ha dado lugar a muy estricta regulación de la protección radiológica y normas que potencialmente no son científicamente justificada. En las tres últimas décadas, numerosos informes han documentado tanto la falta de perjudicial y la presencia de efectos biológicos potencialmente beneficiosos inducidos por la radiación de baja dosis 1-4. El factor de riesgo para la salud de radiación mayor es la probabilidad de cáncer, que se calcula sobre la base de los estudios epidemiológicos de sobrevivientes de las bombas atómicas que reciben dosis altas o medianas de la radiación. Linear extrapolación de estos datos (los llamados lineal-no-umbral o modelo LNT) se utiliza para estimar los riesgos de cáncer a dosis bajas. Sin embargo, este enfoque no ha recibido la aceptación científica mundialy está fuertemente debatido 5.
Es evidente que se necesitan más estudios para aclarar esta cuestión y, posiblemente, mejorar las normas de protección radiológica. Tales estudios deben incluir tratamientos crónicos (mejor aproximación de las exposiciones ambientales y ocupacionales), en modelos animales in vivo (en el mejor de los efectos para la salud humana) y la extrapolación de estos puntos finales como los tipos de daño en el ADN, la reparación del ADN y mutagénesis. Se sabe que el ADN es el principal objetivo de dañar efectos de la radiación y incompletos o mis-reparación puede conducir a mutagénesis y cáncer de desarrollo 6.
Roturas de doble hebra de ADN (OSD) son uno de los tipos más perjudiciales de las lesiones del ADN y pueden conducir a la muerte celular y tumorigénesis 7. Es, por lo tanto, importante para ser capaz de medir de forma fiable y precisa el nivel de DSB después de la exposición a bajas dosis de radiación y / o otros factores de estrés, tales como contaminantes químicos. Uno de los marcadores más sensibles y específicosde DSB de ADN es la histona H2AX fosforilada, llamado γH2AX 8, sin embargo, otros marcadores y métodos Se han sugerido 9,10. Se estima que miles de moléculas de H2AX, en las proximidades de un OSD inducida, están implicados en la formación de γH2AX que permite la detección de individuo OSD, mediante el etiquetado de inmunofluorescencia con un anticuerpo y microscopía de fluorescencia anti-γH2AX 11. La respuesta es muy rápida, alcanzando su máximo entre 30 y 60 min. Existen pruebas de que γH2AX facilita la reparación de DSB de ADN mediante la atracción de otros factores de reparación a los sitios de las pausas y al modificar la estructura de la cromatina para anclar los extremos de ADN rotos y facilitar el acceso de otras proteínas de reparación (revisado en 12). Sobre la terminación de la reparación de DSB de ADN, se γH2AX De fosforilada y / o se somete a la degradación, y las moléculas recién sintetizadas H2AX reemplazar γH2AX en las zonas afectadas de la cromatina 10. La formación y la pérdida de γH2AX Vigilancia puede,por lo tanto, proporcionar una estimación precisa de la cinética de reparación del ADN OSD. Este enfoque ha sido utilizado para estudiar la reparación de DSB en diversas líneas celulares tumorales humanas irradiadas con altas dosis de radiación y su tasa de OSD y los niveles residuales se han demostrado que se correlaciona con la radiosensibilidad 13-15.
Hemos modificado este enfoque experimental y lo aplicamos a un estudio en ratones in vivo para examinar los efectos de las dosis bajas de γ- crónica y β-irradiación en los niveles de ADN del OSD y reparación (Figura 1). En primer lugar, demostramos un método para realizar una exposición crónica a largo plazo de ratones para β-radiación sea emitida por tritio (hidrógeno-3) en forma de agua tritiada (HTO) o como tritio orgánico (OBT) disuelto en el agua potable . Se espera que las dos formas de acumular y / o distribuir de manera diferente en el cuerpo y por lo tanto, producir diferentes efectos biológicos. Ambas formas son posibles peligros en la industria nuclear. Este tratamientoes paralelo por la exposición crónica a la radiación γ-a una tasa de dosis equivalente para permitir una correcta comparación de los dos tipos de radiación, que es crucial para la evaluación de su eficacia biológica relativa. Beta-radiación se compone de electrones, lo que es muy diferente de la γ-radiación, fotones de alta energía. Debido a esta diferencia, Β-radiación representa peligro para la salud principalmente interna y puede producir diferentes efectos biológicos en comparación con γ-radiación. Esta complicación se tradujo en controversias significativas sobre la regulación de la exposición a β-radiación emitida por OTA. Por lo tanto, los niveles de regulación de HTO en el agua potable para el público varían de 100 Bq / L en Europa a 75.000 Bq / L en Australia. Es, por lo tanto, importante para comparar los efectos biológicos de HTO a dosis equivalentes de γ-radiación. En segundo lugar, la tasa de DSB de ADN se mide en esplenocitos aislados a la finalización de las exposiciones crónicas usando immunofluorescently marcado γH2AX detectared por citometría de flujo. Esto permite la evaluación de la extensión del daño de ADN infligido por las exposiciones in vivo. Sin embargo, es razonable esperar que tales exposiciones de bajo nivel pueden no producir ningún tasas detectables de ADN OSD; en cambio, / puede esperarse algunos cambios ocultos respuestas que afectaría a la capacidad de las células para reparar el daño del ADN. Estos cambios, si se encuentra, pueden ser o bien estimulador (produciendo un efecto beneficioso) o inhibidor (produciendo un efecto perjudicial). El protocolo propuesto permite revelar tales cambios desafiando a los esplenocitos extraídos con una alta dosis de radiación que produce una cantidad significativa de daño (por ejemplo, 2 Gy producir aproximadamente 50 DSB de ADN por célula o un 3 -. Incremento de 5 veces en nivel total γH2AX) . Posteriormente, la formación y la pérdida de γH2AX, lo que refleja el inicio y la finalización de la reparación de DSB, se controla mediante citometría de flujo. De esta manera, no sólo basal y los niveles inducidos por el tratamiento de DSB de ADN pueden medirse, perotambién su efecto potencial sobre la capacidad de las células para responder y daño del ADN inducido por la reparación de los niveles estresantes mucho más altas.