Adaptive Response to ionizing Radiation Induced by Low Doses of Gamma Rays in Human Lymphoblastoid Cell Lines

인체임파양세포에서 저선량의 감마선에 의해서 유도되는 적응 반응

When cells are exposed to low doses of a mutagenic or clastogenic agents. they often become less sensitive to the effects of a higher dose administered subsequently. Such adaptive responses were first described in Escherichia coli and mammalian cells to low doses of an alkylating agent. Since most of the studies have been carried out with human lymphocytes, it is urgently necessary to study this effect in different cellular systems. Its relation with inherent cellular radiosensitivity and underlying mechanism also remain to be answered. In this study, adaptive response by 1 cGy of gamma rays was investigated in three human lymphoblastoid cell lines which were derived from ataxia telangiectasia homozygote, ataxia telangiectasia heterozygote, and normal individual. Experiments were carried out by delivering 1 cGy followed by 50 cGy of gamma radiation and chromatid breaks were scored as an endpoint. The results indicate that prior exposure to 1 cGy of gamma rays reduces the number of chromatid breaks induced by subsequent higher dose (50 cGy), The expression of this adaptive response was similar among three cell lines despite of their different radiosensitivity. When 3-aminobenzamide, an inhibitor of poly (ADP-ribose) polymerase, was added after 50 cGy, adaptive responses were abolished in all the tested cell lines. Therefore it is suggested that the adaptive response can be observed in human lymphoblastoid cell lines, which was first documented through this study. The expression of adaptive response was similar among the cell lines regardless of their radiosensitivity. The elimination of the adaptive response by 3-aminobenzamide is consistent with the proposal that this adaptive response is the result of the induction of a certain chromosomal repair mechanism.

미량의 변이 유발소에 노출된 세포는 그 다음에 투여되는 다량의 변이 유발소에 대하여 내성을 갖게 된다. 이같은 적응 반응(adaptive response)은 대장균에서 처음으로 밝혀진 이후 주로 인체 말초 혈액 임파구에서 연구가 진행되어 왔다. 그러나 적응 반응이 세포 종류를 막론하고 존재하는 일반적인 현상인지에 대하여, 또한 세포의 고유한 방사선 감수성과의 관계나 그 기전 등에 대하여도 규명되어야 할 필요가 있다. 본 연구는 이같은 의문에 보다 접근하기 위하여 방사선에 매우 민감한 ataxia telangiectasia hemozygote, ataxia telangiectasia heterozygote, 그리고 정상인에서 유래한 인체 임파양세포주를 대상으로 1 cGy의 감마선을 조사하고 일정 시간이 지난 후 다시 50 cGy의 감마선을 조사하여, 감마선에 의해 유도되는 염색체 손상을 측정하였다. 그 결과 1 cGy 전처치시 그 다음 50 cGy에 의한 염색체 손상이 50 cGy 단독 대조군에 비하여 의의 있게 감소하여 적응 반응이 존재함을 알 수 있었다. 세가지 세포주의 방사선 감수성이 각기 달랐으나 적응 반응의 표현 양상은 이와 무관하게 유사하였다. 또한 염색체 손상의 복구에 필수적인 poly(ADP-ribose) polymerase를 억제하는 3-aminobenzamide를 50 cGy 직후에 투여한 실험에서는 적응 반응이 완전히 소실됨을 관찰하여 적응 반응이 어떤 종류의 방사선 손상의 복구 기전과 관계 있음을 추측케하였다. 따라서 임파양세포에서도 적응 반응이 존재함을 본 연구를 통하여 최초로 알 수 있었다. 이는 세포의 방사선 감수성과는 무관한 것으로 나타났으며 그 기전에 있어서는 아직 잘 알려지지 않은 손상 복구 기전을 유도하는 것으로 생각된다.반림프절 비대가 국소치유율, 무병생존율, 생존율에 영향을 미치는 인자이었고 이들 세가지 인자와 전산화단층촬영상의 대동맥림프절 비대가 생존율에 영향을 미치는 인자이었다. 조사선량이 많았으나 치료실패율이 현저하게 높았다. 따라서 이들 환자들을 효과적으로 치료하기 위하여 단순히 치료선량을 증가시키는 것보다 다른 보조적치료, 즉 약물치료와의 병용치료 등이 절실히 요구되며, 또한 국소재발의 억제가 원격전이를 감소시킬 수 있는 한 방법일 수 있다. 따라서 자궁경부암 환자의 방사선 치료에 가장 적합한 방법은 외부조사와 강내 치료를 병행하는 것이나 강내 치료가 불가능한 환자군에 대해서는 적극적 수술방법의 도입을 고려해야하겠다. 합병증의 증가가 관찰되지 않는 점으로 보아 본 연구를 계속 진행함으로써 더 좋은 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.기 혈색소 수치 (p<0.0001), 강내 조사(p<0.0004)였고, 조직학적 소견(p<0.29), 유도 화학요법과의 병행치료(p<0.87)는 통계학적으로 유의하지 않았다..0093{\pm}0.0047)\;D^2+(13.31{\pm}7.309$) 였었다. 감마선에 대한 중성자선의 상대적 생물학적 효과비 (RBE)는 y=aD+$bD^2$+c를 다음과 같은 식으로 변형시켜 계산하였다. $$\frac{[-a{pm}\sqrt{a^2-4b\;(c-y}}]}{2{\times}6}$$ 미세핵 발생빈도가 세포당 0.05와 0.8사이에서의 중성자선의 상대적 생물학적 효과비는 $2.37{\pm}0.17$ 이었다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 선량에 따른 미세핵 발생빈도는 기존의 방사선 감수성 test의 결과와 대동소이하여, 앞으로 방사선 감수성을 측정하는 방법으로 이용할 수 있으며, 또한