Effekt av hypoksiske forhold og lavdoserate beta-bestråling på T98G humane kreftceller i kultur.

Abstract

Den etablerte oksygeneffekten dokumenterer at hypoksiske celler, med mindre enn normal tilgjengelighet av oksygen, er mindre strålefølsomme enn veloksygenerte celler.

Det er imidlertid oppdaget en revers oksygeneffekt på T-47D brystkreftceller, der hypoksiske T-47D celler var mer strålefølsomme for bestråling med en ultralav doserate. Det ble oppdaget en synergistisk effekt av lavdoseratebestråling med 0,015 Gy/time i kombinasjon med moderate hypoksiske forhold, hvor T-47D celler dyrket kontinuerlig med 4,6% oksygen i gassfasen ikke tålte behandlingen med lavdoseratebestråling. Både lavdoseratebestrålingen og de hypoksiske forholdene gav liten effekt hver for seg. Årsaken til denne synergieffekten var trolig at de bestrålte cellene hadde en forhøyet respirasjon sammenlignet med ubestrålte kontrollceller dyrket under de samme hypoksiske forholdene, som førte til strengere hypoksi og hemmet veksten til de bestrålte T-47D cellene (Pettersen et al. 2007).

I denne oppgaven har det blitt gjort en lignende studie av T98G glioblastom celler, der effekter av å dyrke cellene under moderat hypoksi (3-4% oksygen i gassfasen) og bestråling med ulike doserater (0,053 Gy/time, 0,018 Gy/time og 0,009 Gy/time) ble undersøkt. I eksperimentene ble følgende observert: - Ubestrålte og bestrålte T98G celler dyrket under moderat hypoksi (hhv. 4% og 3,5% oksygen i gassfasen) opplevde en syklisk hypoksi som varierte hhv mellom ca. 3 % - under 0,1% oksygen ved en vanlig passasje fra utsåing til omsetting. - Ved full tilgjengelighet av oksygen for cellene hadde de bestrålte (0,018 Gy/time) T98G cellene en betydelig forhøyet cellulær respirasjon, med en maksimalverdi på hele 1294 fmol/(celle∙time) og en gjennomsnittsverdi på 687 fmol/(celle∙time). Til sammenligning hadde de ubestrålte T98G cellene en maksimal respirasjon per celle på 793 fmol/(celle∙time) og en gjennomsnittlig respirasjon på 396 fmol/(celle∙time). De bestrålte cellene nær dobler sin cellulære respirasjon. - Økningen av cellulær respirasjon for T98G cellene bestrålt med 0,018 Gy/time førte til en strengere hypoksi sammenlignet med de ubestrålte T98G cellene dyrket under hypoksiske forhold, men hindret ikke celleveksten. Effekten på de bestrålte cellenes evne til å danne kolonier ble undersøkt ved koloni-metoden og viste at overlevelsesfraksjonen til de bestrålte cellene stabiliserte seg på ca. 40- 60%, relativt til en ubestrålt kontroll dyrket under samme hypoksiske forhold. - De ubestrålte T98G cellene nådde like lave pericellulære oksygenkonsentrasjons-verdier, men det var da omtrent dobbelt så mange celler i celleflasken. -Det ble gjort metabolisme-forsøk på T98G celler og T-47D celler som viste at det var forskjeller i pH-verdier og laktat-utslipp til mediet for T98G og T-47D kreftceller avhengig av om cellene ble dyrket i luft eller under moderat hypoksi med 4% oksygen i gassfasen. Cellene som ble dyrket under moderat hypoksi hadde forhøyede laktatverdier, samt lavere pH-verdier sammenlignet med T98G celler og T-47D celler dyrket i luft. Forholdet mellom daglig glukoseforbruk relativt til daglig laktatproduksjon antydet at de hypoksiske cellene var glykolytiske, dvs. glykolysen var hovedkilde til å danne ATP. Det ble samtidig vist at T-47D celler (uavhengig av hvor de ble dyrket) tømte glukoselagrene sine helt 4 dager etter forsøksstart.