重離子所致DNA雙鏈斷裂損傷修復(fù)的γH2AX焦點(diǎn)響應(yīng)

隋 麗，王 豫，關(guān) 華，孔福全，周平坤

（1.中國(guó)人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射與輻射醫(yī)學(xué)研究所，北京100850；2.中國(guó)原子能科學(xué)研究院，北京102413）

·基礎(chǔ)研究·

重離子所致DNA雙鏈斷裂損傷修復(fù)的γH2AX焦點(diǎn)響應(yīng)

隋 麗1，2，王 豫1，關(guān) 華1，孔福全2，周平坤1

（1.中國(guó)人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射與輻射醫(yī)學(xué)研究所，北京100850；2.中國(guó)原子能科學(xué)研究院，北京102413）

DNA雙鏈斷裂（DSB）是電離輻射所致基因組DNA的主要和最嚴(yán)重的損傷類型，磷酸化組蛋白γH2AX能比較特異地在DSB處形成焦點(diǎn)，是DSB的分子標(biāo)志物之一。比較了重離子7Li、12C與γ射線輻照小鼠MEF細(xì)胞誘發(fā)γH2AX焦點(diǎn)的規(guī)律特征。結(jié)果顯示，誘發(fā)形成的平均每個(gè)細(xì)胞的γH2AX焦點(diǎn)數(shù)目與照后時(shí)間相關(guān)，表達(dá)峰值出現(xiàn)在照后2 h，但不同類型輻射高表達(dá)的持續(xù)時(shí)間不同。在相同劑量下，致焦點(diǎn)形成率與輻射的LET值相關(guān)，LET值越高，形成率越大。γ射線誘發(fā)的γH2AX焦點(diǎn)尺寸隨照后時(shí)間無(wú)明顯變化，高LET重離子誘發(fā)的γH2AX焦點(diǎn)尺寸隨時(shí)間變化先增加后減?。慌c低LET的γ射線相比，高LET輻射誘發(fā)的焦點(diǎn)平均尺寸明顯變大，LET越高焦點(diǎn)尺寸越大且保持時(shí)間越長(zhǎng)。

基因組穩(wěn)定性；DNA雙鏈斷裂；DNA修復(fù)；磷酸化組蛋白H2AX聚焦點(diǎn)；重離子；γ射線

1 引言

基因組DNA是放射損傷的關(guān)鍵靶，DNA損傷是引發(fā)包括早期確定效應(yīng)或組織反應(yīng)和遠(yuǎn)后致癌效應(yīng)在內(nèi)的健康危害的放射生物學(xué)原初效應(yīng)［1］。DNA雙鏈斷裂（DNA Double?Strand Break，DSB）是電離輻射誘發(fā)的眾多DNA損傷中最為關(guān)鍵的一種，它的正確和完全修復(fù)可保證細(xì)胞的存活和基因組的穩(wěn)定，而錯(cuò)誤修復(fù)和殘余DNA損傷將導(dǎo)致細(xì)胞的死亡、突變和發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化［2?4］。當(dāng)DSB發(fā)生時(shí)，與基因組DNA密切接觸的組蛋白H2AX在其 SQE基序上的第139絲氨酸迅速發(fā)生磷酸化修飾，并聚焦于 DSB處，在數(shù)量上與DSB位點(diǎn)形成一一對(duì)應(yīng)的磷酸化H2AX焦點(diǎn)，即γH2AX foci［5?8］。因此，通過(guò)γH2AX特異性抗體和分子免疫熒光激光共聚焦技術(shù)檢測(cè)γH2AX，可以確定細(xì)胞中DNA雙鏈斷裂損傷的發(fā)生和修復(fù)情況。進(jìn)一步通過(guò)激光共聚焦顯微鏡的斷層掃描優(yōu)勢(shì)，可克服非焦平面及焦平面非焦點(diǎn)光斑信息，提高分辨率和圖像清晰度，實(shí)現(xiàn)在細(xì)胞中的精確定位、定量和斑點(diǎn)尺寸變化規(guī)律的分析。借助此技術(shù)，本文研究比較了重離子與γ射線照射小鼠胚胎成纖維細(xì)胞（MEF）誘發(fā)的DNA雙鏈斷裂損傷修復(fù)及γH2AX焦點(diǎn)的尺寸效應(yīng)。

2 實(shí)驗(yàn)材料與方法

2.1細(xì)胞培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)采用小鼠胚胎成纖維細(xì)胞（MEF），由美國(guó)哥倫比亞大學(xué)放射生物學(xué)中心Tom Hei教授提供，本實(shí)驗(yàn)室保存。細(xì)胞在含10%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)液、飽和濕度、37℃恒溫和5%二氧化碳的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。DMEM和胎牛血清均購(gòu)自Hyclone公司。為了便于免疫熒光實(shí)驗(yàn)，輻照前24小時(shí)將細(xì)胞接種和生長(zhǎng)于蓋玻片上。

2.2細(xì)胞輻照

實(shí)驗(yàn)分別使用2 Gy劑量的12C離子、7Li離子和γ射線輻照細(xì)胞。

12C離子輻照在中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所的重離子加速器上進(jìn)行，離子的能量為300 MeV／u，對(duì)應(yīng)在水中的LET值為12.6 keV／μm，射程約為15 cm，劑量率為0.35 Gy／min。因?yàn)榱Ｗ邮鳛樗匠錾?，所以在輻照前先將置有?xì)胞爬片的培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)液倒掉，再將培養(yǎng)皿面向束流接受輻照，輻照完畢后立即加入培養(yǎng)液繼續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)。

7Li離子輻照在中國(guó)原子能科學(xué)研究院的HI?13串列加速器裝置上進(jìn)行，離子的能量為37.3 MeV，對(duì)應(yīng)在水中的LET值為70.2 keV／μm，射程約為300 μm，劑量率為0.33 Gy／min。

γ射線（LET為0.2 keV／μm）輻照在軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射與輻射醫(yī)學(xué)研究所60Co輻照裝置上進(jìn)行，樣品輻照方法同重離子照射，輻照劑量率為0.22 Gy／min。

2.3 γH2AX的免疫熒光檢測(cè)及定量分析

細(xì)胞受照后立即置于37℃恒溫、飽和濕度的5%二氧化碳培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)。在照后0.5 h、1 h、2 h、4 h、8 h和24 h的不同時(shí)間點(diǎn)收取長(zhǎng)有細(xì)胞的玻片，磷酸鹽緩沖液（PBS）洗2遍，用4℃預(yù)冷的 4%多聚甲醛固定過(guò)夜。PBS洗 3× 10 min，0.3%Triton?100冰上透化15 min，然后使用3%的胎牛血清白蛋白（BSA）封閉1 h，再用抗γH2AX的一抗（購(gòu)自 Upstate）按1∶200稀釋后4℃孵浴過(guò)夜，1%BSA洗3×5 min。接著使用熒光標(biāo)記的山羊抗小鼠二抗（FITC）按1：1000稀釋后室溫孵育1 h，再用PBS洗3×5 min，DAPI對(duì)細(xì)胞樣品染色5 min，PBS洗3×5 min，10%甘油封片，最后用掃描激光共聚焦顯微鏡40×物鏡觀察γH2AX焦點(diǎn)。對(duì)于每一個(gè)樣品，均隨機(jī)選取5個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行掃描成像，細(xì)胞統(tǒng)計(jì)數(shù)不少于100個(gè)。每個(gè)細(xì)胞核內(nèi)的γH2AX焦點(diǎn)同時(shí)使用人工和Image J（National Institutes of Health）圖像分析軟件兩種方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以驗(yàn)證結(jié)果的可靠性。每個(gè)γH2AX焦點(diǎn)的大小由Image J軟件定量得到。

2.4統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果中所有數(shù)據(jù)用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，組間比較采用方差分析及t檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，所有統(tǒng)計(jì)結(jié)果均以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)方差表示。

3 結(jié)果與討論

3.1 γ射線、12C和7Li重離子照射細(xì)胞誘發(fā)γH2AX焦點(diǎn)的變化規(guī)律

圖1（a）為激光共聚焦掃描顯微鏡觀測(cè)到的小鼠成纖維細(xì)胞MEF在2 Gy γ射線輻照后0.5～24 h不同時(shí)間點(diǎn)的γH2AX焦點(diǎn)變化情況。從圖中可以直觀地看到，與對(duì)照細(xì)胞相比，照后0.5 h細(xì)胞中的γH2AX焦點(diǎn)數(shù)量就有了明顯增多。隨著時(shí)間的增加，γH2AX焦點(diǎn)的表達(dá)出現(xiàn)先增后減的變化趨勢(shì)。而且，輻照后細(xì)胞核中的γH2AX焦點(diǎn)基本呈現(xiàn)為均勻和分散的分布規(guī)律，即使在焦點(diǎn)數(shù)很多的細(xì)胞中也是如此，體現(xiàn)了γ射線稀疏電離輻射的特性。

對(duì)不同時(shí)間點(diǎn)細(xì)胞樣品中的γH2AX焦點(diǎn)和細(xì)胞數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到了平均每個(gè)細(xì)胞中γH2AX焦點(diǎn)隨時(shí)間的變化情況（圖1（b））。在照后0.5 h焦點(diǎn)數(shù)就增加到了1.54個(gè)，約為對(duì)照樣品中的13倍。隨著時(shí)間的推移，焦點(diǎn)數(shù)繼續(xù)上升，至2 h時(shí)達(dá)到最大值2.4個(gè)，之后開(kāi)始下降，但趨勢(shì)極為緩慢，到24 h時(shí)基本恢復(fù)到本底水平，尤其在8 h之后至24 h進(jìn)入比較全面的修復(fù)階段。

以每個(gè)細(xì)胞中的γH2AX焦點(diǎn)數(shù)為統(tǒng)計(jì)對(duì)象，得到了細(xì)胞中焦點(diǎn)數(shù)量的分布情況。圖1（c）給出了輻照后0.5 h、2 h和8 h的不同γH2AX焦點(diǎn)數(shù)細(xì)胞的分布圖?？梢钥吹剑瑢?duì)于這三個(gè)時(shí)間點(diǎn)來(lái)說(shuō)，有45%～50%的細(xì)胞沒(méi)有觀察到γH2AX焦點(diǎn)。每個(gè)細(xì)胞中形成的焦點(diǎn)數(shù)量，以1～3個(gè)為最多，占到了25%～35%。其次是4～6個(gè)和7～9個(gè)，分別占到了10%～15%和4%～5%，其中8 h點(diǎn)略占優(yōu)勢(shì)。數(shù)量介于10～15個(gè)的在2 h和8 h時(shí)出現(xiàn)，比例為3%～5%，其中2 h點(diǎn)比例略高于8 h。而數(shù)量大于19的只出現(xiàn)在2 h，且僅占了不到1%。由此可見(jiàn)，從2 h到8 h這段時(shí)間內(nèi)，每個(gè)細(xì)胞中的焦點(diǎn)數(shù)量在逐漸減少，這一變化趨勢(shì)暗示了細(xì)胞的緩慢修復(fù)過(guò)程。此外，對(duì)于γ射線輻照后每一個(gè)時(shí)間點(diǎn)來(lái)說(shuō)，焦點(diǎn)數(shù)量越少的細(xì)胞在細(xì)胞總數(shù)中占的比例越多。

圖2給出了12C重離子以2 Gy劑量輻照MEF細(xì)胞后，在0.5 h、1 h、2 h、4 h、8 h和24 h的不同時(shí)間點(diǎn)，細(xì)胞中γH2AX焦點(diǎn)的變化情況。由圖2（a）可見(jiàn)，γH2AX焦點(diǎn)直觀圖像的變化趨勢(shì)與γ射線類似，即隨著時(shí)間的推移，呈現(xiàn)先增加后減少的變化規(guī)律。但在相同時(shí)刻，與γ射線相比，形成焦點(diǎn)的數(shù)量多、尺寸大。而且焦點(diǎn)多在核內(nèi)的局部區(qū)域成簇出現(xiàn)，與γ射線誘發(fā)的均勻和分散的分布規(guī)律截然不同。

圖2 （b）為12C離子輻照后，每個(gè)細(xì)胞平均γH2AX焦點(diǎn)數(shù)隨照后時(shí)間變化的動(dòng)力學(xué)曲線。從整體變化趨勢(shì)看，它與γ射線誘發(fā)的相同，即焦點(diǎn)數(shù)量先增加而后減少。形成的焦點(diǎn)數(shù)量上，在2 h之前（含2 h）各時(shí)間點(diǎn)和24 h高于γ射線，但在4～8 h期間又低于γ射線，而且與其自己的2 h點(diǎn)相比，4 h點(diǎn)數(shù)量減少了28%。很明顯，12C離子輻照后24 h，細(xì)胞中焦點(diǎn)的數(shù)量相對(duì)較高，提示12C離子由于其高能和高 LET值，在局部范圍內(nèi)電離密度較高，可能會(huì)形成相對(duì)多的不易修復(fù)的簇集DSB，導(dǎo)致DNA殘留損傷的增加。

圖2（c）為12C離子輻照后0.5 h、2 h和8 h單個(gè)細(xì)胞中形成的γH2AX焦點(diǎn)數(shù)量的細(xì)胞分布圖。從整體看，分布規(guī)律與 γ射線的相似，焦點(diǎn)數(shù)集中于柱狀圖的左側(cè)，即較少焦點(diǎn)區(qū)域。不同之處是，在2 h和8 h點(diǎn)，無(wú) γH2AX焦點(diǎn)的細(xì)胞所占比例減少了25%。而且形成的γH2AX焦點(diǎn)數(shù)量在1～18個(gè)范圍內(nèi)分布，同比所占比例明顯高于γ射線產(chǎn)生的，尤其是在照射后8 h出現(xiàn)一個(gè)含有16～18個(gè)焦點(diǎn)數(shù)細(xì)胞分布次高峰期。這說(shuō)明12C離子在細(xì)胞核單位面積上誘發(fā)的γH2AX焦點(diǎn)數(shù)更多，反映出了高能量的12C離子在穿過(guò)細(xì)胞時(shí)，沉積的能量強(qiáng)于γ輻射。此外，重離子還有可能干擾了細(xì)胞的氧化應(yīng)激系統(tǒng)，致使局部產(chǎn)生代謝性高濃度的自由基，導(dǎo)致繼發(fā)性 DNA損傷的發(fā)生。

圖3（a）給出了7Li離子以2 Gy劑量輻照MEF細(xì)胞后，在0.15 h、0.5 h、1 h、2 h、8 h和24 h的不同時(shí)間點(diǎn)，細(xì)胞中γH2AX焦點(diǎn)的觀察結(jié)果。可見(jiàn)，焦點(diǎn)量的變化趨勢(shì)與 γ射線和12C離子類似，即隨著時(shí)間的推移，呈現(xiàn)先增加后減少的變化規(guī)律。但在相同時(shí)刻，與 γ射線甚至12C離子相比，形成焦點(diǎn)的數(shù)量多，尺寸大。而且焦點(diǎn)多在核內(nèi)的局部區(qū)域成簇出現(xiàn)，有些甚至呈斑塊狀。

圖3 （b）為7Li離子輻照后不同時(shí)間點(diǎn)，平均每個(gè)細(xì)胞中γH2AX焦點(diǎn)數(shù)的定量結(jié)果。如圖所示，焦點(diǎn)數(shù)在照后0.25 h就激增到了2.2個(gè)，接近γ射線的最高表達(dá)水平。隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，焦點(diǎn)數(shù)急劇上升，到2 h時(shí)達(dá)到峰值，約為0.25 h時(shí)的3倍，γ射線相同時(shí)間點(diǎn)的2.8倍，隨后開(kāi)始逐漸減少，8 h時(shí)減為峰值的83%。之后繼續(xù)減少，至24 h時(shí)變?yōu)?.24個(gè)，約為本底水平和γ射線相同時(shí)間點(diǎn)的2倍。γH2AX焦點(diǎn)數(shù)在照后0.25～2 h急劇增加現(xiàn)象的一種可能解釋是，在7Li輻照后的細(xì)胞中，存在大量的非雙鏈斷裂DNA集簇性損傷，這些損傷在細(xì)胞的修復(fù)過(guò)程中雙鏈DNA的兩條在相臨近的位點(diǎn)被同時(shí)切割而轉(zhuǎn)化為新的雙鏈斷裂，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，這些損傷又被逐漸修復(fù)，因而又出現(xiàn)逐漸減少的現(xiàn)象，體現(xiàn)了細(xì)胞中針對(duì)復(fù)雜的集簇?fù)p傷的修復(fù)機(jī)制的存在。

圖3（c）為7Li離子輻照后0.5 h、2 h和8 h單個(gè)細(xì)胞中形成的γH2AX焦點(diǎn)數(shù)量的細(xì)胞分布圖。對(duì)于2 h僅有6%沒(méi)有出現(xiàn)焦點(diǎn)，表明此時(shí)絕大多數(shù)細(xì)胞中的DNA都發(fā)生了雙鏈斷裂。而且2 h與其它兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)相比，焦點(diǎn)數(shù)的分布區(qū)間明顯后移，表明2 h時(shí)刻每個(gè)細(xì)胞中出現(xiàn)了更多的焦點(diǎn)，由圖中可見(jiàn)僅在數(shù)量為1～3個(gè)或16～18個(gè)的范圍內(nèi)的細(xì)胞略少，其它各處均高于另外兩點(diǎn)，特別是表達(dá)7～15個(gè)和19～21個(gè)焦點(diǎn)數(shù)的細(xì)胞明顯較多。8 h與0.5 h相比，出現(xiàn)γ?H2AX焦點(diǎn)的細(xì)胞有所增多，且γ?H2AX數(shù)量為7～21個(gè)的細(xì)胞顯著多于0.5 h。與γ射線相比，7Li離子輻照后，各時(shí)間點(diǎn)未出現(xiàn)γ?H2AX焦點(diǎn)的細(xì)胞明顯減少，這是因?yàn)?Li離子是具有高LET的射線，相比低LET的γ射線而言，它的徑跡結(jié)構(gòu)復(fù)雜，局部劑量大，通過(guò)自由基攻擊和細(xì)胞間信號(hào)傳遞能誘發(fā)更多的細(xì)胞DNA發(fā)生雙鏈斷裂。

3.2重離子與γ射線誘發(fā)γH2AX焦點(diǎn)尺寸大小的變化規(guī)律

DNA依賴蛋白激酶（DNA?PK）是DNA損傷應(yīng)答和雙鏈斷裂修復(fù)中的一個(gè)關(guān)鍵分子，有研究報(bào)道，在缺乏DNA?PK激酶活性的細(xì)胞中觀察到高LET輻射誘發(fā)大尺寸的γH2AX焦點(diǎn)的存在，但其詳細(xì)的產(chǎn)生和變化規(guī)律及生物意義尚不清楚［7］。圖4（a）為2 Gy γ射線輻照后0.5 h、2 h和8 h時(shí)，細(xì)胞中不同大小尺寸γH2AX焦點(diǎn)的分布規(guī)律?？梢?jiàn)，在這三個(gè)時(shí)間點(diǎn)，70%的焦點(diǎn)分布在0.8 μm2以下，并以0.2～0.4 μm2的較小焦點(diǎn)為最多，約達(dá)到了總焦點(diǎn)數(shù)的一半或一半以上。尺寸在1.0～1.8 μm2的中等大小和大于2 μm2的較大焦點(diǎn)也有出現(xiàn)，所占比例依時(shí)間不同而有所差別，2 h時(shí)刻最多，其次是 8 h和 0.5 h。0.5 h、2 h和8 h三個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)的γH2AX焦點(diǎn)尺寸大小的平均值沒(méi)有差別（圖4（b））。

2 Gy12C離子輻照后細(xì)胞中γH2AX焦點(diǎn)大小的分布如圖4（c）所示。與γ射線相比，大于1 μm2以上的焦點(diǎn)有所增多，特別是在2 h時(shí)間點(diǎn)出現(xiàn)了較多的大于2 μm2的焦點(diǎn)。圖4（d）為12C離子誘發(fā)γH2AX焦點(diǎn)的平均尺寸的測(cè)量結(jié)果，表明形成焦點(diǎn)的平均最大尺寸約為γ射線的1.5倍。γH2AX焦點(diǎn)尺寸大小的差異，很可能與重離子誘發(fā)的DNA雙鏈斷裂為復(fù)雜的集簇性損傷有關(guān)。γH2AX焦點(diǎn)尺寸大小可成為表征細(xì)胞修復(fù)和輻射敏感性的一個(gè)生物學(xué)參數(shù)。

圖4 （e）和（f）給出了7Li離子輻照后0.5 h、2 h和8 h細(xì)胞中γH2AX焦點(diǎn)大小的分布情況。同樣，與γ射線的結(jié)果相比，在相同時(shí)間點(diǎn)，7Li離子輻照后的焦點(diǎn)大小的分布譜明顯向較大尺寸方向移動(dòng)，而且分布譜的范圍變寬，在大于2 μm2的范圍出現(xiàn)了峰值，以2 h點(diǎn)最多，達(dá)到了約25%，其次是0.5 h和8 h，相同時(shí)間點(diǎn)在比例上較γ射線增加了2倍多，在具體尺寸上也顯著增大。這些大尺寸焦點(diǎn)是7Li離子徑跡直接誘發(fā)產(chǎn)生的，每一個(gè)焦點(diǎn)代表了一個(gè)集簇性基因組DNA損傷。而那些小尺寸的焦點(diǎn)，則可能是由δ射線、次級(jí)粒子或旁效應(yīng)誘發(fā)而成。另外，結(jié)果還顯示，對(duì)于7Li離子來(lái)說(shuō)，8 h時(shí)焦點(diǎn)尺寸有向較小尺寸變化的趨勢(shì)，提示細(xì)胞進(jìn)入了損傷修復(fù)階段。細(xì)胞中焦點(diǎn)的平均尺寸的結(jié)果如圖4（f）所示，可見(jiàn)，焦點(diǎn)大小呈現(xiàn)為明顯地先增后減的趨勢(shì)，從0.5 h的1.1 μm2增加到2 h的2.0 μm2，至8 h點(diǎn)降為1.2 μm2，表明了雙鏈斷裂損傷開(kāi)始產(chǎn)生、加重到緩慢修復(fù)的反應(yīng)過(guò)程。與γ射線相比，相同時(shí)間處7Li離子誘發(fā)形成的焦點(diǎn)的平均尺寸要大，尤其是在2 h點(diǎn)，約為γ射線的2.2倍。與12C離子相比，在分析的這三個(gè)時(shí)間點(diǎn)，誘發(fā)的效應(yīng)整體較大，大尺寸焦點(diǎn)的形成率也明顯多。此外，與低LET的γ射線不同，7Li離子輻照后形成的焦點(diǎn)在數(shù)量和大小上均具有時(shí)間響應(yīng)，12C離子輻照也產(chǎn)生類型的效應(yīng)現(xiàn)象，表明了高LET輻射與細(xì)胞中DNA相互作用的不同機(jī)制。

4 結(jié)論

本研究通過(guò)免疫熒光染色和激光共聚焦顯微鏡掃描技術(shù)，觀測(cè)了不同LET值的7Li（70.2 keV／μm）、12C（12.6 keV／μm）和γ射線（0.2 keV／μm）輻照MEF細(xì)胞誘發(fā)γH2AX聚焦點(diǎn)及DNA雙鏈斷裂損傷修復(fù)的效應(yīng)規(guī)律。與低LET的γ射線相比，具有較高LET的12C離子和高LET的7Li離子誘發(fā)的DNA雙鏈斷裂的損傷更嚴(yán)重。本研究從γH2AX焦點(diǎn)大小變化，描述了不同類型輻射誘發(fā)DNA雙鏈斷裂損傷點(diǎn)即電離輻射誘發(fā)焦點(diǎn)（IRIF）的尺寸效應(yīng)。2 Gy不同品質(zhì)射線（包括7Li、12C和γ射線）輻照MEF細(xì)胞后，誘發(fā)形成的平均每個(gè)細(xì)胞的γH2AX焦點(diǎn)數(shù)具有時(shí)間響應(yīng)性，最大值均出現(xiàn)在照后2 h，效應(yīng)的強(qiáng)弱依次為7Li離子＞12C離子＞γ射線。不同射線誘發(fā)的γH2AX焦點(diǎn)高表達(dá)持續(xù)時(shí)間不同，γH2AX焦點(diǎn)大小與LET值相關(guān)，LET越高誘發(fā)的焦點(diǎn)平均尺寸越大，焦點(diǎn)尺寸的變化有可能作為表征不同類型輻射作用、輻照集簇DNA斷裂損傷及細(xì)胞修復(fù)過(guò)程的參數(shù)。

（References）

［1］ 夏壽萱.放射生物學(xué)［M］.北京：軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)出版社，1998：54?64. Xia S X.Radiation Biology［M］.Beijing：Military Medical. Science Press，1998：54?64.（in Chinese）

［2］ Zhou P K.DNA damage，signaling and repair：Protecting ge?nomic integrity and reducing the risk of human disease［J］. Science Bulletin，2011，56（30）：3119?3121.

［3］ Mladenov E，Magin S，Soni A，et al.DNA double?strand?break repair in higher eukaryotes and its role in genomic insta?bility and cancer：Cell cycle and proliferation?dependent regu?lation［J］.Seminars in Cancer Biology，2016，37?38：51?64.

［4］ Maier P，Hartmann L，Wenz F，et al.Cellular pathways in response to ionizing radiation and their targetability for tumor radiosensitization［J］.International Journal of Molecular Sci?ences，2016，17（1）：102.

［5］ Redon C E，Dickey J S，Bonner W M.γ?H2AX as a biomar?ker of DNA damage induced by ionizing radiation in human peripheral blood lymphocytes and artificial skin［J］.Ad?vances in Space Research，2009，43（8）：1171?1178.

［6］ 李俊英，張士猛，周平坤.H2AX磷酸化與去磷酸化的分子機(jī)制及其對(duì)DNA損傷修復(fù)反應(yīng)的調(diào)節(jié)作用［J］.軍事醫(yī)學(xué)，2013，37（3）：227?230. Li J Y，Zhang S M，Zhou P K.Molecular mechanisms of H2AX phosphorylation and dephosphorylation and its regula?tion of DNA damage repair response［J］.Military Medical Science，2013，37（3）：227?230.（in Chinese）

［7］ Bracalente C，Iba?ez I L，Molinari B，et al.Induction and persistence of large γH2AX foci by high linear energy transfer radiation in DNA?dependent protein kinase?deficient cells［J］.International Journal of Radiation Oncology Biology Physics，2013，87（4）：785?794.

［8］ Gupta M L，Srivastava N N，Dutta S，et al.Blood biomarkers in metal scrap workers accidentally exposed to ionizing radia?tion：a case study［J］.Human＆Experimental Toxicology，2013，32（12）：1311?1322.

（責(zé)任編輯：龐迎春）

Response of γH2AX Foci in Repair of DNA Double Strand Breaks Induced by Heavy Ions

SUI Li1，2，WANG Yu1，GUAN Hua1，KONG Fuquan2，ZHOU Pingkun1

（1.Beijing Institute of Radiation Medicine，Beijing 100850，China；2.China Institute of Atomic Energy，Beijing 102413，China）

DNA double?strand break（DSB）is a major and severe damage of genomic DNA induced by ionizing radiation.In case of the occurrence of DSB，the histone protein H2AX is phosphorylated and recruited at DSB site to form phosphorylated H2AX（γH2AX）foci as a DSB biomarker.The yield，size and dynamics of γH2AX foci in mouse MEF cells induced by different linear energy transfer（LET）radiation including heavy ions7Li，12C and60Co γ?ray were investigated.The results indicated that the average number of γH2AX foci per cell was changed as a function of time post?ir?radiation for all the radiations，and the peak of γH2AX foci formation appeared at 2h after irradia?tion.The persistence of increased number of foci was depended on the radiation type.The frequency of γH2AX foci production was associated with the LET value，the higher the LET，the greater the production frequency.The average size of γ?H2AX foci induced by γ?rays was not changed with the post?irradiation times.An increase in the size of γH2AX foci induced by high LET ion beams was found，as compared with γ?rays irradiation.Moreover，the foci size increased with elevated LET.

genomic stability；DNA double?strand break；DNA repair；γH2AX foci（phosphoryla?ted H2AX foci）；heavy ion；γ?ray

Q691.5；Q789

：A

：1674?5825（2017）02?0245?07

2016?05?19；

2017?02?28

載人航天預(yù)先研究項(xiàng)目（040101）

隋麗，女，博士，研究員，研究方向?yàn)橹仉x子輻射生物學(xué)與防護(hù)。Email：lisui＠ciae.ac.cn