Analysis of  FDXR and  CDKN1A genes expression changes within the buccal mucosa under the influence of low doses of radiation from cone beam computed tomography examination

Marta Dyszkiewicz-Konwińska, Tomasz Kulczyk

Streszczenie

Cel. Celem badań była  ocena wpływu niskich dawek promieniowania stosowanych w diagnostyce stomatologicznej na  zmianę ekspresji wybranych genów. Oceniono także skuteczność  stosowania biopsji szczoteczkowej jako źródła materiału do badań RNA.

Materiał i metody. Materiał do badań biologicznych uzyskano metodą biopsji szczoteczkowej błony śluzowej policzka u pięciu pacjentów, u których wykonywano badanie metodą tomografii stożkowej. Materiał pobierano bezpośrednio przed wykonaniem i po wykonaniu badania rentgenowskiego, a następnie po 6, 12, 24, 48, 72 godzinach oraz  po 1 tygodniu. Z uzyskanego materiału przeprowadzono izolację całkowitego RNA metodą Chomczynskiego i Sacchi. Próbki RNA traktowano DNazą I, a następnie przeprowadzono syntezę  cDNA  z użyciem heksametrów i oligo-dT primerów. Ilościowy poziom ekspresji dwóch  genów (FDXR , CDKNA1) przeprowadzono metodą  PCR Array.

Wyniki. Stwierdzono, że wymaz szczoteczkowy jest mało inwazyjną i skuteczną metodą uzyskiwania materiału o wystarczającej do analizy koncentracji RNA. Zmiana ekspresji i dynamika zmian w poszczególnych przedziałach czasowych wykazują duże zróżnicowanie osobnicze. Zaobserwowano wzrost ekspresji FDXR pomiędzy 12 a 24 godziną po ekspozycji i stopniowy powrót do wartości początkowych  po 48 godzinach od ekspozycji. W przypadku genu  CDKN1A wzrost ekspresji zaobserwowano w przedziale pomiędzy 48. godziną a 1 tygodniem od ekspozycji.

 

Abstract

Aim.  The aim of the study was to analyse changes in selected genes’ expression  after low level diagnostic radiation. Evaluation was also made of the usefulness of brush biopsy as a source of material for  RNA analysis.

Materials and method. We used samples collected with oral brush biopsy from 5 patients who underwent CBCT evaluation. The samples were taken before and after applying cone beam computer tomography, 3-6-12-24-48 hours and one week from the procedure. The total RNA was isolated according to the method of Chomczynski and Sacchi. RNA samples were treated with DNase I, and reverse transcribed into cDNA using hexamer and oligo-dT primers. Quantitative analysis of  selected genes (CDKN1A1, FDXR) was performed with PCR Array.

Results. Oral brush biopsy is minimally invasive and efficient method to obtain samples containing sufficient RNA concentration. Although there were significant differences in expression levels among analysed patients ,we observed upregulation of  FDXR between 12 and 24 hours from radiation exposure and gradual return to output level starting from 48 hours up to one week from the examination. In opposition CDKN1A1 reached its peak upregulation between 48 hours to one week from the examination.

 

Hasła indeksowe: tomografia stożkowa, PCR Array, błona śluzowa 

Key words: CBCT, PCR Array, oral mucosa

PIŚMIENNICTWO

1. Strupczewski A.: Oddziaływanie małych dawek promieniowania na zdrowie człowieka. Biuletyn Miesięczny PSE. Cykl: Energetyka atomowa., 2005, 06-07, 12-27.

2. Chomczynski P., Sacchi N.: Single-step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction. Anal. Biochem.. 1987, 62, 1, 156-169.

3. Luckey T.D.: Radiation hormesis: the good, the bad, and the ugly. Dose Response, 2006, 4, 3, 169-190.

4. Zhang Q. i wsp.: High and low doses of ionizing radiation induce different secretome profiles in a human skin model.  PLoS One. 2014, 9, 3, e92332.

5. Acheva A. i wsp.: Mechanisms of DNA damage response to targeted irradiation in organotypic 3D skin cultures. PLoS One. 2014, 9, 2, e86092.

6. Pallak A., Parvathi D., Sartaj S.W.: Evaluation of genotoxicity in patients subjected to panoramic radiography by micronucleus assay on epithelial cells of the oral mucosa. J. Dent, (Tehran), 2014, 11, 1, 47-55.

7. Ribeiro D.A.: Cytogenetic biomonitoring in oral mucosa cells following dental X-ray. Dentomaxillofac. Radiol. ,2012, 41, 3, 181-184.

8. Jin Y.W. i wsp.: Comprehensive analysis of time- and dose-dependent patterns of gene expression in a human mesenchymal stem cell line exposed to low-dose ionizing radiation. Oncol .Rep. ,2008, 19, 1, 135-144.

9. Fachin A.L. i wsp.: Gene expression profiles in radiation workers occupationally exposed to ionizing radiation. J. Radiat. Res., 2009, 50, 1, 61-71.