A Comparison Study of Metaphase Analysis of Chromosomal Aberration and Flow Cytometric Assessment of Radiation-induced Apoptosis in Human Peripheral Lymphocytes

인체 말초혈액 림프구에서 방사선유도 염색체 손상 및 세포고사에 대한 중기염색체 분석 및 유세포계측 연구

Purpose: Radiation-induced chromosomal damage and apoptosis were compared in human lymphocytes. Materials and Methods: Peripheral lymphocytes from 10 normal volunteers (6 males, 4 females, age range $23{\sim}41$ years) were irradiated by gamma rays from a cell irradiator. Doses of irradiation were 0 (control), 0.18, 2, 5, 10, 20 and 25 Gy. Irradiated lymphocytes were examined by metaphase analysis for chromosomal aberrations and by flow cytometry for apoptosis. Results of both studies were compared according to dose. Results: Number of dicentric and ring chromosomes (D+R) was $0.5{\pm}0.53$ at baseline, which was significantly increased after radiation according to the dose. The fraction of cells showing annexin V-fluorescein isothiocyanate uptake was $0.51{\pm}$0.39%, which increased to $3.58{\pm}1.85%$ by 2 Gy irradiation, and then decreased. The fraction of cells showing propidium iodide (PI) uptake was $0.52{\pm}0.12%$, which significantly increased according to dose (upto $15.64{\pm}5.99%$ by 20 Gy irradiation). D+R and PI uptake were well correlated (r=0.84, p<0.001). Conclusion: Radiation-induced chromosomal aberration was correlated to nuclear uptake of PI, a marker of late apoptosis.

목적: 조사선량별로 인체 말초혈액 림프구에서 염색체 손상은 중기염색체 분석법으로, 그리고 세포고사는 annexin V를 이용한 유세포계측법으로 정량화하여 서로 비교해 봄으로써, 인체 말초혈액 림프구가 조사선량에 따라 세포사망에 이르는 과정을 밝혀보고자 하였다. 대상 및 방법: 염색체 이상을 동반하는 질환이 없는 건강한 자원자 10명(남자 6명, 여자 4명, 연령범위 $23{\sim}41세$)을 대상으로 하였으며, 이들로부터 혈액을 채혈하여 실험에 이용하였다. 채혈한 혈액으로부터 림프구를 분리하여 0.18, 2, 5, 10, 20. 25 Gy를 조사하였으며, 방사선을 조사하지 않은 림프구를 대조군으로 하였다. 방사선에 조사된 실험군과 대조군을 각각 중기염색체 분석법과 유세포계측법으로 검사하였으며, 중기염색체 분석법에서는 600개의 림프구로부터 불안정 염색체인 2중심염색체와 반지모양 염색체의 수를 계수하였고, 유세포 계측법에서는 세포막의 변화는 annexin V에 결합된 FITC의 섭취로, 그리고 세포핵의 변화는 PI의 섭취로 보았다. 실험군 간의 차이는 ANOVA 검사로, 그리고 두 검사법간의 상관관계는 Pearson의 상관검사로 알아보았다. 결과: 방사선을 조사하지 않은 세포군에서도 불안정 염색체가 $0.5{\pm}0.53$개 관찰되었으며, 실험군에서는 조사선량의 증가에 따라 불안정 염색체의 숫자가 유의하게 증가되었다(p<0.001). 조사선량의 증가에 따라 초기 세포고사는 증가하다가 다시 감소하는 양상을 보이나, 후기 세포고사는 조사선량에 따라 증가하는 양상을 보였다. 중기염색체 분석에서 보이는 불안정 염색체의 수와 Ydr, Qdr 값은 초기 세포고사와는 유의한 상관관계를 보이지 않고, 후기 세포고사와는 매우 유의한 상관관계를 보이고 있었다(p<0.01). 결론: 조사선량에 따른 불안정 염색체의 증가는 유세포계측법으로 검사한 세포핵의 변화와 밀접한 상관관계를 가지고 있었다. 반면 세포막의 변화는 염색체 손상과 관계가 없었으며, 조사선량의 증가에 비례하여 증가하지도 않았다.