بررسي رفتار ريخت شناسي سلول هاي اندوتليال عروق بزرگ انساني در فرآيند پرتودرماني بر مبناي تصويربرداري اسكلت سلولي

Investigation of morphological behavior of large vessel human endothelial cells during radiation therapy based on cytoskeleton imaging

هدف: هر گونه تغيير پاتولوژيك در سلول هاي اندوتليال ديواره عروق، مي تواند موجب تصلب شريان شود. در اين مطالعه ميزان آسيب پرتو درماني در دو حالت تابش دهي يك باره و تقطيع تابش به عنوان يك عامل مؤثر روي اسكلت سلول و هسته اندوتليال ديواره عروق بررسي مي شود. مواد و روش ها: سلول هاي اندوتليال وريد انساني تحت تابش دهي يك باره دوزهاي تابشي 1، 2، 4، 6 و 8 گري با استفاده از ماشين در ماني كبالت -90 قرار گرفتند. طي مدت 26 ساعت بعد از تابش دهي، ساختار اسكلتي غشا و هسته آن ها رنگ آميزي شد. همچنين، پرتو درماني تقطيعي روي رده سلولي مذكور با اعمال محدوده دوزهاي بين 0 تا 8 گري با گام هاي افزايشي 2 گري در هر جلسه اعمال شد. پس از تابش، ساختار اسكلتي سلول ها رنگ آميزي شد. پارامترهاي ريخت شناسي شامل تغيير سطح و محيط سلول و هسته استخراج و بر اساس آن، شاخص شكل سلولي براي سلول هاي هر گروه حاصل شد. نتايج: نتايج نشان مي دهد، با افزايش دوز از 0 تا 8 گري، كاهش معني دار 56 درصد در شاخص شكل سلول و افزايش معني دار 85 درصد در شاخص هسته سلول ها حاصل شد (0/05>P)، هر چند مساحت سلول و هسته 2 برابر مي شود ( 0/05>P). در مقايسه شاخص شكل سلولي (مساحت سلول) در پرتودهي تقطيع تابش به ازاي دوز اعمالي 8 گري كاهش معني دار 23 درصد (4/5 برابر) را نسبت به گروه كنترل نشان داد (0/05>P) نتيجه گيري: با تابش پرتو، فيلامانهاي غشا شكسته شده و پيكربندي جديدي ايجاد مي شود كه موجب افزايش و تغيير شكل معني دار ابعاد سلول و هسته خواهد شد. فرآيند پرتو درماني منجر به تغيير در پاسخ رفتار ريخت شناسي سلول هاي اندوتليال به ازاي اعمال مقادير مختلف دوز مي شود و اين امر مي تواند به عنوان هشداري در رفتار سلول هاي سالم عروقي در فرايند پرتو درماني محسوب شود.

Objective: Pathological changes to endothelial cells of the vessel wall may lead to vascular stenosis. In this study, we investigate damages that appear following radiotherapy in two states, single fraction and fractionation irradiation, as an effective sign of cytoskeletal and nuclei structure of vascular wall endothelial cells. Methods: We irradiated human vein endothelial cells (HUVECs) with a Cobalt-60 therapy machine at radiation doses of 0, 2, 4, and 8 Gy. We stained the skeletal structure of the membrane and nuclei within 24 h after irradiation. This cell line received fractionation radiation therapy at doses from 0 to 8 Gy, in sub-fractions of 2 Gy, after which we stained the cytoskeleton. Morphological parameters such as area and perimeter of the cells and nuclei were determined, and we evaluated the cell shape index (CSI) for cells from each group. Results: Increasing the irradiation dose from 0 to 8 Gy led to a significant decrease of CSI (approximately 56%) and a significant increase of nuclei shape index (approximately 85%; p<0.05). The cells’ areas and nuclei doubled (p<0.05). CSI parameter significantly decreased approximately 23% (4.5 times lower) during the radiotherapy fraction after application of the 8 Gy compared with control group cells. Conclusion: After irradiation, we observed broken the membrane filaments that resulted in a new configuration, which led to increased cell and nuclei sizes along with alterations in the cell shape. Radiation therapy led to dose-dependent changes in morphological behavior response of the endothelial cells. Hence, it would be considered as a prognostic factor for behavior of healthy vascular cells in the process of radiotherapy.