Untersuchung der Wirkung von Schwerionenstrahlen auf menschliche Hautfibroblasten unter besonderer Berücksichtigung chromosomaler Veränderungen

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden humane diploide Vorhaut-Fibroblasten u.a. auf Chromosomensch?den hin untersucht. Die konfluenten Zellen wurden mit d?nnionisierender R?ntgen-und Kohlenstoffstrahlung, sowie mit dichtionisierendenKohlenstoff- und Nickelionen bestrahlt und der chromosomaleSchaden in Intervallen bis zu 100 h nach Bestrahlungbestimmt. Dabei wurde nach dichtionisierender Strahlung ein deutlicher Anstieg in der Frequenz aberranter Zellen undAberrationen je Metaphase mit der Sammelzeit gefunden. Dieszeigt, dass gesch?digte Zellen von Zellzyklusverz'ogerungenst?rker betroffen sind als ungesch?digte Zellen.Durch Integration ?ber die Zeit wurde der genetische Gesamt-schaden in der proliferierenden Zellpopulation bestimmt. Dabei zeigte sich, dass ein Grossteil der Zellen nachTeilchenbestrahlung einen permanenten Zellzyklusarrest bzw.eine beschleunigte Differenzierung erf?hrt. Nur ein kleinerTeil erreicht die 1. Mitose nach Bestrahlung, so dass nurein geringer Teil der genetischen Sch?den auf die folgendenGenerationen ?bertragen wird. Der beobachtete Gesamtschadenist viel kleiner, als anhand von Daten aus Experimenten mitV79-Zellen abgesch?tzt wurde. Die direkte Extrapolation vonDaten etablierter Nagerzellen auf prim?re menschliche Zellenist demnach nicht m?glich. F?r die Beurteilung vonErgebnissen aus Tierexperimenten w?re es w?nschenswert zuwissen, ob die Unterschiede auf der Art der Zellen, alsoetablierten und prim?ren Zellen beruhen, oder von derSpezies abh?ngen.

Investigations of the biological effects of heavy ions areof fundamental interest for the application of particlebeams in cancer therapy. To examine these effects on humancells experiments with primary human skin fibroblast wereperformed. Cells were irradiated in plateau-phase withsparsely ionizing X-rays and carbon ions as well as denselyionizing carbon and nickel ions. The analysis of metaphasechromosome aberrations at many sampling times up to 100 hpost-irradiation showed a pronounced rise in the aberrationrate with time following particle irradiation but not afterX-ray exposure. To achieve representative numbers the totaldamage in the proliferating cell population was determinedby integration over the time. Furthermore the data analysis shows, that a large fraction of the cell population even not reaches the first post-irradiation mitosis, because of a permanent cell cyclearrest. The damage of these arrested cells is therefore nottransmitted to following cell generations. In primaryfibroblasts the observed total damage is lower, thanpredicted from previous experiments with established V79Chinese hamster cells. The comparison of the results show,that the extrapolation of results from immortal rodent celllines can not predict the effects on normal human cells andat least not the reaktion of human tissues.