Upotreba Ramanske spektroskopije za praćenje dejstava tiolnih radioprotektora na molekularne promene u mozgu pacova izlaganog gama zračenju
The use of Raman spectroscopy to monitor the effect of thiol radioprotectors on molecular changes in the rat brain exposed to gamma radiation
Doktorand
Kočović, DušicaMentor
Anđus, PavleČlanovi komisije
Daković, MarkoBožić Nedeljković, Biljana
Metapodaci
Prikaz svih podataka o disertacijiSažetak
Radioprotektori su supstancije koje se koriste za zaštitu organizma od štetnih efekata jonizujućeg
zračenja. Tiolno jedinjenje amifostin je jedini lek koji je odobren za kliničku upotrebu. Medjutim,
ovaj radioprotektor je efikasan samo ako se primeni pre zračenja i izaziva neke neželjene efekte, pa
potraga za efikasnim i netoksičnim radioprotektorom još uvek traje. U ovom itsraživanju ispitivan je
efekat novog potencijalnog prirodnog radioprotektora na bazi aminotiola - GL2011. Radi
komparacije ispitivan je efekat anizomicina koji je takodje jedan od novih potencijalnih
radioprotektora. U svrhu utvrdjivanja molekularnih i ćelijskih promena koje jonizujuće zračenje u
prisustvu i odsustvu radioprotektora izaziva na moždanom tkivu upotrebljena je tehnika Ramanske
mikrospektroskopije, Sinhrotron FTIR mikrospektroskopija, imunohistohemija, kao i Elisa test za
praćenje nivoa inflamatornih molekulskih medijatora – citokina u krvnoj plazmi eksperimentalnih
životinja. Mužjaci Albino Wistar paco...va starosti 2 meseca bili su izloženi gama zračenju iz
radioaktivnog izvora 60Co dozom od 6.7 Gy. Pokazano je da aminotiol GL2011 povećava
preživljavanje ozračenih životinja na 75% u poredjenju sa 37.5% preživljavanja ozračenih jedinki
bez apliciranog GL2011. Ramanski spektri su ukazali na smanjanje intenziteta traka od nukleinskih
kiselina kod preživelih ozračenih životinja nakon 30 dana od tretmana, dok je primena aminotiola
GL2011 pokazala efekat oporavka. Slike dobijene konfokalnom mikroskopijom imunofluorescentno
obeleženih glijalnih ćelija ukazale su na pozitivan efekat GL2011 na održavanje morfologije astrocita
i mikroglije, što je praćeno i smanjenjem ekspresije mikroglijalnog markera Iba-1, dok je procena
nivoa citokina u plazmi ukazala na imunomodulatorni efekat aminotiola GL2011. Sa druge strane,
pokazano je da primena anizomicina značajno smanjuje procenat piksela mikroglijalnog markera Iba-
1 u mozgu ozračenih pacova. Takodje, detektovan je povećan intenzitet Ramanovih spektralnih traka
od nukleinskih kiselina nakon primene anizomicina kao radioprotektora, kao i povećan nivo citokina
sa primenom anizomicina posle zračenja. Anizomicin je pokazao sposobnost da deluje inhibitorno na
inflamaciju izazvanu zračenjem smanjenjem mikroglijalnih ćelija. Dodatno, anizomicin je ispoljio
sposobnost indukovanja stabilizacije genetskog materijala kroz povećan nivo nukleinskih kiselina.
Zajedno sa visokom stopom preživljavanja životinja (75% sa anizomicinom primenjenim 30 minuta
pre zračenja, i 100% za primenu posle zračenja), ovi nalazi ukazuju na očigledan radioprotektivni
mehanizam ovog inhibitora sinteze proteina. Rezultati FTIR spektara su u skladu sa Ramanskim
spektrima. Oni pokazuju da bi oba radioprotektora mogla imati stabilizirajući efekat na genetski
materijal kao i na sadržaj proteina u tkivu produžene moždine ozračenih pacova.
Radioprotectors are substances used to protect the body from the harmful effects of ionizing
radiation. The thiol compound amifostine is the only drug approved for clinical use. However, this
radioprotector is effective only if applied before radiation and causes some side effects, so the search
for an effective and non-toxic radioprotector is still ongoing. In this study, the effect of a new
potential natural radioprotector based on aminothiol - GL2011 was investigated. For comparison, the
effect of anisomycin, which is also one of the new potential radioprotectors, was investigated. In
order to determine the molecular and cellular changes that ionizing radiation causes in the presence
and absence of radioprotectors on brain tissue, the technique of Raman microspectroscopy,
Synchrotron FTIR microspectroscopy, immunohistochemistry, as well as the Elisa test for monitoring
the levels of inflammatory molecular mediators - cytokines in the blood plasma of experimental
animals were used. M...ale Albino Wistar 2-month-old rats were exposed to gamma radiation from a
60Co radioactive source at a dose of 6.7 Gy. The aminothiol GL2011 was shown to increase the
survival of irradiated animals to 75% compared to 37.5% of the survival of irradiated animals without
GL2011 administered. Raman spectra indicated a decrease in the intensity of nucleic acid bands in
surviving irradiated animals after 30 days of treatment, while the application of the aminothiol
GL2011 showed a recovery effect. Images obtained by confocal microscopy of immunofluorescently
labeled glial cells indicated a positive effect of GL2011 on the maintenance of astrocyte and microglia
morphology, which was accompanied by a decrease in the expression of the microglial marker Iba-
1, while the assessment of plasma cytokine levels indicated an immunomodulatory effect of the
aminothiol GL2011. On the other hand, the use of anisomycin has been shown to significantly reduce
the percentage of pixels of the microglial marker Iba-1 in the brains of irradiated rats. Also, an
increased intensity of Raman spectral bands of nucleic acids was detected after the application of
anisomycin as a radioprotector, as well as an increased cytokine level with the application of
anisomycin after irradiation. Anisomycin has been shown to have an inhibitory effect on radiationinduced
inflammation by reducing microglial cells. In addition, anisomycin exhibited the ability to
induce stabilization of genetic material through increased levels of nucleic acids. Together with the
high survival rate of the animal (75% with anisomycin administered 30 minutes before irradiation,
and 100% for post-irradiation administration), these findings pointed to an apparent radioprotective
mechanism of this protein synthesis inhibitor. The results of the FTIR spectra are in accordance with
the Raman spectra. They show that both radioprotectors have a stabilizing effect on genetic material
as well as on the protein content in the brainstem tissue of gamma irradiated rats.
Fakultet:
Универзитет у Београду, Биолошки факултетDatum odbrane:
27-09-2021Projekti:
- Biomarkeri u neurodegenerativnim i malignim procesima (RS-MESTD-Integrated and Interdisciplinary Research (IIR or III)-41005)