Horstmann, Markus:

Analyse chromosomaler Aberrationen unter Einsatz von FISH-Techniken nach Bestrahlung peripherer Lymphozyten mit Eisenionen

Duisburg-Essen (2004), VIII, 118 S.
Dissertation / Fach: Allgemeines, Sonstiges
ehem. Fakultät für Biologie und Geografie
Fakultät für Biologie » Genetik
Dissertation
Abstract:
Die DNA ist die entscheidende subzelluläre Struktur, die von ionisierenden Strahlen geschädigt werden kann. Zeigen sich Mutationen der DNA auf chromosomaler Ebene in Form von Chromosomenaberrationen (CA), so lassen sich nach Auswertung mikroskopischer Analysen Krebsrisikoabschätzungen vornehmen. Es wird diskutiert, ob CA induzierende Agenzien eine für sie typische „Signatur“ oder einen „Fingerabdruck“ in Form von bestimmten CA im menschlichen Genom hinterlassen. Im Rahmen der Weltraumforschung und hinsichtlich zukünftiger Langzeitmissionen im All ist die Wirkung kosmischer Strahlenpartikel, wie etwa Eisenionen (56Fe26+?Ionen) interessant. Untersuchungen, die moderne Methoden, wie etwa die Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) in ihren Varianten mFISH, mBAND und Pan-Zentromer-FISH, für die Analyse der Strahleneffekte schwerer Ionen einbeziehen, waren bislang kaum oder nicht verfügbar. In dieser Arbeit wird eine Untersuchungsreihe mit den verschiedenen FISH-Methoden an Chromosomen menschlicher Lymphozyten des peripheren Blutes (engl.: peripheral blood lymphocytes, PBL) durchgeführt, um einen entsprechenden „Fingerabdruck“ von Eisenionen zu finden. PBL wurden in vitro mit schweren Fe-Ionen mit Energien von 200 MeV/n und 500 MeV/n und verschiedenen Dosen zwischen 0,5 Gy und 4 Gy bestrahlt. Es erfolgte mit Einsatz von Calyculin A eine vorzeitige Chromosomen-Kondensation (PCC). Untersucht wurde die Verteilung komplexer CA, Bruchereignisse, interstitielle Fragmente, Fragmentgrößen und verschiedene Quotienten von CA, die physikalische Theorien über die Wirkungsweise von ionisierenden Strahlen mit verschiedenen Ionisierungsdichten in Relation zum Grad der Komplexität der CA berücksichtigen. Ein Klassifizierungssystem (CABAND) wurde für die Auswertung in mBAND entwickelt. PBL, die mit schweren Fe-Ionen bestrahlt wurden, zeigten gehäuft interstitielle Fragmente mit Längen von bis zu 20% der Gesamtlänge von Chromosom 5. Lag deren Länge über 75%, waren sie nur noch an Translokationen beteiligt, nicht aber an Deletionen. Die Schädigung der Chromosomen hinsichtlich von ein- bis vierfachen Bruchereignissen war für schwere Ionen verschiedener Dosen bei einer Energie von 500 MeV/n vergleichbar hoch, überdispergiert und überstieg die Werte für Röntgenstrahlen und Neutronenstrahlen. Für Energien von Fe-Ionen bei 200 MeV/n und 500 MeV/n waren bei gleicher Dosis die Verteilungen der CA sehr ähnlich. Die Analyse von CA in den PBL von Astronauten vor und nach einem kurzen und einem langen Weltraumaufenthalt auf der internationalen Raumstation ISS wurde ergänzend als in vivo Vergleich herangezogen. Die vorliegende Untersuchung zeigte, dass mit FISH kein „Fingerabdruck“ in vitro und in vivo zu bestimmen ist. Als viel versprechend für weitere Untersuchungen stellen sich Analysen zu Bruchhäufigkeiten und ?distanzen bei CA dar.

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