Inestabilitat cromosòmica transgeneracional i radioprotecció en rata

Abstract

La radioteràpia és un dels tractaments indicats contra el càncer. En el cas de les dones, l'exposició a la radiació ionitzant (RI) pot produir una fallada en la funció ovàrica. Per tant, l'estudi exhaustiu dels efectes dels raigs X en les gònades femenines, i, més concretament, en les seves cèl·lules germinals, es fa necessari; així com la cerca d'un agent radioprotector, per tal de disminuir-ne aquests efectes secundaris. <br/>Aquesta tesi doctoral apropa la recerca bàsica a la clínica i els seus quatre objectius principals es centren en determinar l'existència dels efectes de la RI (raigs X), de mutàgens químics (afidicolina) i de possibles radioprotectors (triptorelina); així com la determinació de regions genòmicament inestables en l'espècie Rattus norvegicus. <br/>La línia germinal de rates femella ha estat la base d'aquest estudi. No obstant, les cèl·lules objecte d'anàlisi han estat les cèl·lules somàtiques (fibroblasts fetals) descendents dels oòcits I fecundats de les femelles adultes dels diferents grups de tractament. D'aquesta manera, s'ha pogut estudiar la inestabilitat cromosòmica radioinduïda (RICI) transgeneracional amb diferents paràmetres citogenètics. Paral·lelament, s'ha realitzat un estudi reproductiu analitzant directament les femelles tractades. <br/>S'ha demostrat que hi ha RICI transgeneracional. Els efectes de l'exposició a la RI d'oòcits I de rates femelles adultes es transmeten a la seva descendència. Aquesta RICI es presenta amb administració aguda i fraccionada de la dosi, i amb resultats semblants. Pel que fa a l'estudi reproductiu, no s'observa un efecte de la radiació amb els nostres paràmetres. <br/>Els fibroblasts fetals de l'espècie R. norvegicus presenten inestabilitat cromosòmica espontània. Aquesta s'observa tant pels paràmetres quantitatius com pels qualitatius i es manté en tots els experiments que s'han fet. <br/>L'administració del mutagen químic afidicolina als cultius de fibroblasts fetals de rata provoca dany citogenètic. Aquests efectes directes són clarament superiors quan el mutagen químic s'aplica a cèl·lules amb RICI transgeneracional indicant que aquesta en potencia els efectes. <br/>L'anàleg agonista de l'hormona GnRH estudiat, la triptorelina, confereix radioprotecció als oòcits I dels fol·licles primordials de les femelles adultes irradiades. El grau de radioprotecció d'aquest fàrmac depèn del paràmetre analitzat, de la dosi i del tipus d'administració de la radiació ionitzant. En paràmetres citogenètics, la radioprotecció d'aquest anàleg és molt més pronunciada a dosi aguda (fins a un 44 %). Traslladant els nostres resultat a l'espècie humana, els nostres resultats en rata indicarien que els ovaris prepuberals i els ovaris de pacients adultes tractades amb aquest anàleg agonista de la GnRHa són més radioresistents que els ovaris de pacients adultes no tractades amb l'anàleg, confirmant estudis clínics i histològics anteriors. <br/>La triptorelina també té un efecte protector enfront de la inestabilitat cromosòmica espontània, que es traduiria en una millora de la funció gonadal. Aquesta és evident quant als paràmetres citogenètics estudiats, i s'observa com a tendència pel que fa a les condicions reproductives de les femelles. <br/>En relació a l'estudi de regions inestables, s'han identificat disset seqüències telomèriques intersticials classificades com a freqüents i molt freqüents i s'han caracteritzat set llocs fràgils induïts per l'afidicolina en fibroblasts fetals d'aquesta espècie. Ambdós tipus de seqüències estan implicats en processos evolutius i en esdeveniments d'inestabilitat cromosòmica de l'espècie. <br/>Per acabar, s'ha determinat que les bandes cromosòmiques en rata no es trenquen a l'atzar, sinó que hi ha regions que pateixen més alteracions cromosòmiques que altres i que, per tant, són més inestables. Tenint en compte els efectes transgeneracionals de la RI, els efectes d'un mutagen químic, la inestabilitat cromosòmica espontània, els llocs fràgils i les seqüències telomèriques intersticials, les zones més inestables del cariotip de rata es localitzen en els cromosomes RNO1, RNO2 i RNO3. Les bandes cromosòmiques RNO1q22, RNO1q43, RNO2q32 i RNO3p12 són les més inestables del cariotip d'aquesta espècie.

Radiotherapy is one of the indicated treatments against cancer. In women, exposure to ionising radiation (IR) can induce a failure in the ovarian function. Therefore, there is a need for an exhaustive analysis of the X-ray effects in the female gonads and to search for a radio protector agent, so as to decrease these secondary effects. <br/>This Ph.D. thesis attempts to infer conclusions from fundamental research and to apply this in a clinical capacity. Its four prime objectives are focused on the existence of effects of IR (X rays), of chemical mutagens (aphidicolin) and of possible radio protectors (triptorelin); and the determination of unstable genomic regions in the species Rattus norvegicus. <br/>The basis of this study was the germinal line of female rats. However, the objects of analysis were the somatic cells (foetal fibroblasts) originating from the oocytes I of adult females from different treatment groups. In this way, transgenerational radiation-induced chromosomal instability (RICI) was studied with different cytogenetical parameters. At the same time, a reproductive study was performed directly on the treated females. <br/>The existence of transgenerational RICI was demonstrated. Effects of the IR exposure of oocytes I from adult female rats are transmitted to their offspring. This RICI is present in acute and fractioned dosage administration, with similar results. Relating to the reproductive study, no radiation effect was seen with our parameters. <br/>Foetal fibroblasts of R. norvegicus present spontaneous chromosomal instability. It is observed with both the quantitative and qualitative parameters and it is maintained in all the experiments performed. <br/>Chemical mutagen aphidicolin administration to the foetal rat fibroblasts cultures causes cytogenetical damage. These direct effects are clearly superior when the chemical mutagen is applied to cells with transgenerational RICI, which indicates that RICI enhances its effects. <br/>The GnRH hormone agonist studied, triptorelin, confers radioprotection to the oocytes I from the primordial follicles of adult irradiated females. The degree of radioprotection of this drug depends on the analysed parameter, and on the dose and type of administration of ionising radiation. Relating to cytogenetical parameters, radioprotection of this analogue is much more pronounced at an acute dose (up to 44%). If we relate our results to the human species, they would indicate that prepubertal ovaries and those from adult patients treated with this GnRH agonist are more radioresistant than those from non-treated adult patients. This would confirm former histological and clinical studies. <br/>Triptorelin also affords protection from spontaneous chromosomal instability that would be translated into an improved gonadal function. This effect is evident relating to the cytogenetical parameters and it is observed as a tendency with respect to the reproductive conditions of the females. <br/>Concerning to the study of unstable regions, seventeen interstitial telomeric-like sequences, classified as frequent and very frequent, and seven aphidicolin-induced fragile sites in rat foetal fibroblasts were detected. Both types of sequences are involved in evolutive processes and in chromosomal instability events of this species. <br/>To finish, it was determined that chromosomal bands in rats do not break at random. There are chromosomal regions more unstable than others, as they suffer more chromosomal aberrations than others. The more unstable zones of the rat karyotype are located in chromosomes RNO1, RNO2 and RNO3, taking into account the transgenerational effects of IR, the effects of a chemical mutagen, the spontaneous chromosomal instability, fragile sites and interstitial telomeric-like sequences. Furthermore the more unstable chromosomal bands of this species are RNO1q22, RNO1q43, RNO2q32 and RNO3p12.