Dissertationsschrift zur Erlangung eines doctor medicinae (Dr.med.) der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus der Technischen Universität Dresden

Ionisierende Strahlung verursacht in Abhängigkeit von den strahlenphysikalischen Eigenschaften der Radionuklide Zellschäden unterschiedlicher Komplexität. An humanen Lymphozyten wurde untersucht, ob die biologische Wirksamkeit von Alpha- und Betastrahlung sowie der Einfluss von Doxorubicin der Qualität des Strahlenschadens zugewiesen werden kann. Die DNA-Schäden und deren Reparatur wurden mit zellbiologischen Methoden quantifiziert.

Biologische Systeme sind in der Lage sich an eine Niedrig-Dosis-Bestrahlung anzupassen und eine geringere Sensitivität gegenüber einer nachfolgenden Hoch-Dosis-Bestrahlung zu entwickeln. Dieses Phänomen wird als adaptive Antwort bezeichnet und wurde nach der Bestrahlung mit externen Strahlungsquellen wiederholt in vivo und in vitro untersucht. Im Gegensatz dazu gibt es für die Bestrahlung mit offenen Radionukliden keine systematischen und vergleichenden Untersuchungen. Im Mittelpunkt dieser Arbeit standen der Nachweis sowie die Analyse der adaptiven Antwort an PC Cl3-Zellen nach Bestrahlung mit den offenen Radionukliden Re-188 und Tc-99m. Die Zellschädigung wurde mit dem alkalischen Komet-Assay, zur Bestimmung des initialen DNA-Schadens und dem Koloniebildungstest, zur Ermittlung des klonogenen Überlebens, untersucht. Zur Aufklärung von möglichen Regulationsmechanismen der adaptiven Antwort wurde die Induktion und Reparatur von DSB mit dem gamma-H2AX-Immunfluoreszenz-Assay und die intrazelluläre Radionuklidaufnahme betrachtet. In dieser Arbeit erfolgte erstmals eine systematische Untersuchung der adaptiven Antwort nach Bestrahlung mit offenen Radionukliden in vitro. Insgesamt zeigen diese Ergebnisse, dass nach Bestrahlung mit offenen Radionukliden eine adaptive Antwort ausgebildet wird. Diese ist von der Strahlenqualität während Vor- und Folgebestrahlung sowie der Art der DNA-Schädigung und den initiierten Reparaturprozessen abhängig. Weiter Einflussfaktoren sind die Erholungszeit, die Vorbestrahlung (Dosis, Strahlenqualität) und die Art des Schadensnachweises. Neben den bekannten Regulationsmechanismen wurde erstmals die Reduktion der intrazellulären Radionuklidaufnahme als weitere mögliche adaptive Antwort beschrieben.

Ionisierende Strahlung verursacht in Abhängigkeit von den strahlenphysikalischen Eigenschaften der Radionuklide Zellschäden unterschiedlicher Komplexität. An humanen Lymphozyten wurde untersucht, ob die biologische Wirksamkeit von Alpha- und Betastrahlung sowie der Einfluss von Doxorubicin der Qualität des Strahlenschadens zugewiesen werden kann. Die DNA-Schäden und deren Reparatur wurden mit zellbiologischen Methoden quantifiziert.

Biologische Systeme sind in der Lage sich an eine Niedrig-Dosis-Bestrahlung anzupassen und eine geringere Sensitivität gegenüber einer nachfolgenden Hoch-Dosis-Bestrahlung zu entwickeln. Dieses Phänomen wird als adaptive Antwort bezeichnet und wurde nach der Bestrahlung mit externen Strahlungsquellen wiederholt in vivo und in vitro untersucht. Im Gegensatz dazu gibt es für die Bestrahlung mit offenen Radionukliden keine systematischen und vergleichenden Untersuchungen. Im Mittelpunkt dieser Arbeit standen der Nachweis sowie die Analyse der adaptiven Antwort an PC Cl3-Zellen nach Bestrahlung mit den offenen Radionukliden Re-188 und Tc-99m. Die Zellschädigung wurde mit dem alkalischen Komet-Assay, zur Bestimmung des initialen DNA-Schadens und dem Koloniebildungstest, zur Ermittlung des klonogenen Überlebens, untersucht. Zur Aufklärung von möglichen Regulationsmechanismen der adaptiven Antwort wurde die Induktion und Reparatur von DSB mit dem gamma-H2AX-Immunfluoreszenz-Assay und die intrazelluläre Radionuklidaufnahme betrachtet. In dieser Arbeit erfolgte erstmals eine systematische Untersuchung der adaptiven Antwort nach Bestrahlung mit offenen Radionukliden in vitro. Insgesamt zeigen diese Ergebnisse, dass nach Bestrahlung mit offenen Radionukliden eine adaptive Antwort ausgebildet wird. Diese ist von der Strahlenqualität während Vor- und Folgebestrahlung sowie der Art der DNA-Schädigung und den initiierten Reparaturprozessen abhängig. Weiter Einflussfaktoren sind die Erholungszeit, die Vorbestrahlung (Dosis, Strahlenqualität) und die Art des Schadensnachweises. Neben den bekannten Regulationsmechanismen wurde erstmals die Reduktion der intrazellulären Radionuklidaufnahme als weitere mögliche adaptive Antwort beschrieben.

Dissertationsschrift zur Erlangung eines doctor medicinae (Dr.med.) der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus der Technischen Universität Dresden