Efecte de les mamografies sobre les cèl·lules epitelials mamàries humanes

Abstract

Des de la preocupació envers els riscos derivats dels programes de cribratge mamogràfic en la població i la impossibilitat d’analitzar-los de manera completa a partir d’estudis epidemiològics, es va analitzar la capacitat de les cèl·lules epitelials mamàries humanes de fer front als trencaments de cadena doble induïts pel mamògraf. Els resultats mostren que després de rebre una dosi de raigs X de 20 mGy, equivalent a la dosi estàndard rebuda per la superfície de la mama en una exploració mamogràfica, les cèl·lules epitelials mamàries (HMECs) envellides in vitro presenten un nombre major de trencaments de cadena doble (DSBs) que les cèl·lules més joves. Els nostres estudis apunten a una resposta ineficient del dany en les cèl·lules envellides a causa d’una mobilització incompleta i endarrerida de les proteïnes de reparació en els punts de trencament. Aquesta resposta ineficient es tradueix en un retard important en la reparació dels trencaments de cadena doble en les cèl·lules de population doublings (PD) més avançats, que dóna lloc a un augment de la inestabilitat genètica. Mitjançant la posta a punt d’una tècnica automatitzada i molt sensible de seguiment de la fosforilació de H2AX, un dels primers esdeveniments que tenen lloc en la senyalització dels DSBs, es va poder determinar també l’eficiència de la resposta al dany en cèl·lules BPECs de diferents donants transduïdes amb hTERT. Aquest segon estudi va permetre establir, tot i que de manera molt preliminar, que la lentitud en la reparació dels DSBs, no només apareixia a mesura que augmentaven el nombre de passes en cultiu, com havíem vist en les HMECs, sinó que també augmentava amb l’edat de la donant. Per l’establiment d’aquesta tècnica es va tenir en compte la rellevància de la fase del cicle cel·lular en el recompte dels foci de γH2AX deguda als canvis en el patró de marcatge de la histona al llarg d’aquest. Un cop avaluades les cinètiques d’aparició i desaparició de foci d’histona fosforilada, tant en HMECs com en BPECs es va observar que la re-expressió de la telomerasa i el conseqüent allargament dels telòmers no evitava que les cèl·lules presentessin una DDR (DNA Damage Response) alentida a PDs avançats. Aquests resultats ens va conduir a realitzar una revisió exhaustiva de la bibliografia per explorar quins factors, a banda de l’escurçament telomèric, podrien jugar un paper important en la relació entre envelliment i radiosensibilitat. Entre aquests, s’ha vist que l’estrès oxidatiu que pateixen les cèl·lules amb l’envelliment té un paper molt rellevant, tant pel seu rol com a agent nociu i generador de trencaments en el DNA com en relació a l’oxidació que té lloc en altres estructures cel·lulars. Per altra banda, també tenen lloc un seguit de canvis en l’organització nuclear relacionats amb l’envelliment, com la reestructuració de la heterocromatina, la pèrdua de funcionalitat de la lamina A o la manca d’integritat dels porus nuclears. En la revisió es va fer molta incidència en les relacions entre aquests canvis en l’organització nuclear i el detriment de la DDR observat en varis estudis i en el nostre. La conclusió més destacada és que s’observa una relació multifactorial entre la radiosensibilitat i l’edat. Fent palès des de diferents assajos que la capacitat de les cèl·lules de fer front al dany en el DNA es veu reduïda amb l’envelliment i que aquesta reducció podria contribuir a explicar l’augment dels riscos carcinogènics de l'exposició a radiacions en edats més avançades revelats pels estudis epidemiològics. Davant d’un augment en l’esperança de vida es fa cada cop més necessari tenir en compte l’envelliment alhora d’establir polítiques de radioprotecció.

Concerned about the risks of mammography screening and in order to overcome the limitations of the epidemiological studies, we analyzed the ability of human mammary epithelial cells to cope with mammogram-induced DNA damage. Our results show that an X-ray dose of 0.02 Gy, which is the standard dose received by the breast surface per two-view mammogram X-ray exploration, induces an increase in the DNA double-strand breaks number to in vitro aged–but not to young–human mammary epithelial cells. Our studies point to an ineffective DDR (DNA damage response) of aged cells due to both delayed and incomplete mobilization of repair proteins to DNA strand breaks. This inefficient response results in an important delay in double-strand break disappearance in cells of Population doublings (PD) advanced, causing an increased genetic instability. By setting up an automated and highly sensitive method of phosphorylated histone (γH2AX) foci scoring, an early step in DSB repair pathway, we determined the DDR efficiency of the Breast primary epithelial cells (BPECs) transduced with hTERT, obtained from several donors. The establishment of this method provided us with the insight that the delay in the DDR observed as the number of population doublings progressed was also relevant when comparing only the donor’s age. To establish this technique we took into account the importance of the cell cycle phase in the γH2AX foci counting since the phosphorylated histone staining pattern changes through the cycle. Once evaluated the kinetics of appearance and disappearance of foci of the γH2AX foci in both HMEC and BPECs we proved that the re-expression of hTERT on these cells did not avoid the DDR’s delay on the in vitro aged cells. These results drove us to perform an exhaustive review of the literature to explore what factors, in addition to telomeric shortening, are playing an important role in the relationship between aging and radiosensitivity. Among these, the oxidative stress that the aged cells suffer has a significant role, both as an agent that generates harmful breaks in DNA and in relation to corrosion that induces to other relevant cellular structures. On the other hand, there are several the age-related changes in the nuclear organization such as the restructuring of the heterochromatin, loss of functionality of the laminate or lack of integrity of the nuclear pores. In the review we tried to highlight the relationship between these changes in the nuclear organization and the deterioration of the DDR observed in several studies and in ours. The most important conclusion is that there is a multifactorial relationship between radiosensitivity and age. It seems clear that the ability of cells to cope with DNA damage is reduced with aging and such reduction could help to explain the increased carcinogenic risks of radiation exposure at older ages revealed by epidemiological studies. Challenged with an increase in life expectancy is ever more necessary to consider aging while establishing radiation protection policies.