異なる放射線照射後のマクロファージがp53依存性経路を介して媒介するバイスタンダー効果

Macrophage-Mediated Bystander Effects after Different Irradiations through a p53-dependent Pathway.

• Jiamei Fu
• Lin Zhu
• Wenzhi Tu
• Xiangdong Wang
• Yan Pan
• Yang Bai
• Bingrong Dang
• Jiayi Chen
• Chunlin Shao

抄録

本研究の目的は、局所照射野外でのバイスタンダー効果とその潜在的な血液学的毒性のメカニズムを解明することであった。本研究では、多細胞共培養システムを用いて、照射したA549細胞又はBeas-2B細胞とマクロファージU937細胞を中間体とするバイスタンダーリンパ芽球TK6細胞との間の細胞間コミュテーション及び関連するシグナル伝達経路を調べた。その結果、炭素イオンではなくγ線を照射したA549細胞との共培養により、バイスタンダーTK6細胞の増殖能が抑制されることがわかった。また、マクロファージを共培養系に含めると、バイスタンダーTK6細胞の細胞生存能の損傷がさらに増強された。しかし、照射したBeas-2B細胞との共培養後のバイスタンダーTK6細胞の増殖抑制は、細胞共培養系に中間マクロファージが存在する場合にのみ観察された。また、γ線照射に比べて炭素イオン照射後には、より深刻な細胞傷害が検出された。照射したA549細胞とBeas-2B細胞の両方において、それぞれ異なる程度にp53関連のアポトーシス経路が活性化された。照射細胞のp53経路をPFT-α、PFTµ、またはp53 siRNAで阻害すると、TK6細胞のバイスタンダー損傷が明らかに緩和された。結論として、バイスタンダーリンパ芽細胞の損傷は、異なるLET放射線を用いて異なる細胞に誘導された。増幅されたバイスタンダー応答は、中間体であるマクロファージによって調節された。これらのバイスタンダー効果の基礎となる分子機構は、照射細胞におけるp53とその関連するアポトーシス経路の活性化に依存していた。これらの結果は、バイスタンダー効果とマクロファージ媒介のバイスタンダー効果が、局所照射後のリンパ球減少症という共通の急性副作用に寄与していることを示唆している。

The goal of this work was to elucidate the mechanisms of bystander effects outside the localized irradiation field and their potential hematological toxicity. In this study, an multicellular co-culture system was used to investigate the intercellular commutation and related signaling pathways between either irradiated A549 cells or Beas-2B cells and bystander lymphoblast TK6 cells with or without macrophage U937 cells as an intermediator. Results showed that the proliferation ability of bystander TK6 cells was inhibited after co-culture with A549 cells irradiated with γ rays rather than carbon ions. When macrophages were contained in the co-culture system, the cell viability damage to the bystander TK6 cells were further enhanced. However, the proliferation inhibition of bystander TK6 cells after co-culture with irradiated Beas-2B cells was observed only when intermediator macrophages existed in the cell co-culture system. More serious cell injury was detected after carbon-ion irradiation compared with γ-ray irradiation. The p53-relevant apoptosis pathway was activated in both irradiated A549 and Beas-2B cells, each to a different extent. When the p53 pathway of irradiated cells was inhibited by PFT-α, PFTµ or p53 siRNA, the bystander damage to TK6 cells were clearly alleviated. In conclusion, the bystander lymphoblast damage was induced in different cells using different LET radiations. An amplified bystander response was modulated by the intermediator macrophage. The underlying molecular mechanisms of these bystander effects were dependent on the activation of p53 and its relevant apoptosis pathway in the irradiated cells. These results suggest that the bystander and macrophage-mediated bystander effects contribute to the common acute side effect of lymphocytopenia after local irradiation.