X線並びに高LET放射線によって生成されたDNA損傷の低酸素環境下での修復動態

Rejoining of DNA double-strand breaks in hypoxic cells following irradiation by X-rays and heavy ions

平山 亮一*; 松本 孔貴*; 野口 実穂; 鵜沢 玲子*; 幸田 華奈*; 古澤 佳也*

Hirayama, Ryoichi*; Matsumoto, Yoshitaka*; Noguchi, Miho; Uzawa, Akiko*; Koda, Kana*; Furusawa, Yoshiya*

放射線特有の生物影響である酸素効果は、放射線照射直前並びに照射中に照射試料が酸素存在下にあることで、酸素が放射線の増感剤として作用することにより、無酸素環境下との異なる生物応答を導く現象である。本発表では、照射後の酸素の存在に注目し、放射線照射後の生物影響に酸素がどのような効果をもたらすかを調べるため、まず低酸素環境下(0.2mmHg以下)でのX線並びに高LET放射線である炭素線(80keV/m)をCHO細胞に照射し、定電圧電気泳動法により細胞内DNA損傷を定量した。続いて照射した細胞を大気環境下と低酸素環境下で培養(37C)し、その後DNA損傷を定量し、DNA損傷修復における酸素の役割について調べた。X線における低酸素下照射-大気下修復の修復動態は、低酸素下照射-低酸素下修復に比べると明らかにDNA損傷修復が速く、修復量も多いことが判明した。また大気環境下で5時間DNA損傷修復を行うと、残存DNA損傷量は全損傷量の5%程度まで減少するが、低酸素環境下では20%程度のDNA損傷が未修復であった。しかし高LET放射線である炭素線誘発DNA損傷においては、修復5時間後においても修復時の酸素の有無の違いによるDNA損傷修復動態は変わらなかった。これらの結果から、酸素は照射時だけではなく照射後の生物応答にも影響することがわかり、特にその影響は高LET放射線よりもX線誘発DNA損傷に対して顕著であった。

The presence or absence of molecular oxygen dramatically influences the biological effect of low LET radiations. To produce oxygen effect, molecular oxygen must be present during the radiation exposure or at least during the lifetime of the free radicals generated by the radiation. Little study has been done to actually investigate the influence of oxygen after the radiation exposure. The present study was undertaken in order to explore the rejoining activity of DNA-DSB induced by anaerobic X-ray or carbon ion (80 keV/m) irradiations under oxic and hypoxic holdings (37 C). DNA-DSB in CHO cells were analyzed by a static-field gel electrophoresis. The kinetics of the rejoining could be described by a sum of fast and slow components. The slow component of DNA-DSB induced by X-ray under oxic incubation was faster than that under hypoxic incubation. Furthermore, the percentages of non-reparable DNA damage were 5% and 20% under oxic and hypoxic incubation conditions, respectively. However, no difference between oxic and hypoxic incubation conditions was found for carbon ion irradiation. There results indicate that molecular oxygen influences the rejoining of DNA-DSB after low LET radiation exposure.