بررسی رفتار ریخت‏ شناسی سلول‏های اندوتلیال عروق بزرگ انسانی در فرآیند پرتو‏درمانی بر مبنای تصویربرداری اسکلت سلولی

هدف: هر گونه تغییر پاتولوژیک در سلول‏های اندوتلیال دیواره عروق، می‏تواند موجب تصلب شریان شود. در این مطالعه میزان آسیب پرتو‏درمانی در دو حالت تابش‏دهی یک باره و تقطیع تابش به‏عنوان یک عامل موثر روی اسکلت سلول و هسته اندوتلیال دیواره عروق بررسی می‏شود. مواد و روش‏ها: سلول‏های اندوتلیال ورید انسانی تحت تابش‏دهی یک باره دوزهای تابشی 0، 2، 4، 6 و 8 گری با استفاده از ماشین درمانی کبالت60 قرار گرفتند. طی مدت 24 ساعت بعد از تابش‏دهی، ساختار اسکلتی غشا و هسته آن‏ ها رنگ‏آمیزی شد. همچنین، پرتو‏درمانی تقطیعی روی رده سلولی مذکور با اعمال محدوده دوزهای بین 0 تا 8 گری با گام‏های افزایشی 2 گری در هر جلسه اعمال شد. پس از تابش، ساختار اسکلتی سلول‏ها رنگ آمیزی شد. پارامترهای ریخت‏شناسی شامل تغییر سطح و محیط سلول و هسته استخراج و بر اساس آن، شاخص شکل سلولی برای سلول های هر گروه حاصل شد. نتایج: نتایج نشان می‏دهد، با افزایش دوز از 0 تا 8 گری، کاهش معنی‏دار 56 درصد در شاخص شکل سلول و افزایش معنی‏دار 85 درصد در شاخص هسته سلول‏ها حاصل شد (p<0/05)، هر چند مساحت سلول و هسته 2 برابر می‏شود (p<0/05). در مقایسه شاخص شکل سلولی (مساحت سلول) در پرتودهی تقطیع تابش به ازای دوز اعمالی 8 گری کاهش معنی‏دار 23 درصد (5/4 برابر) را نسبت به گروه کنترل نشان داد (p<0/05). نتیجه‏گیری: با تابش پرتو، فیلامان‏های غشا شکسته شده و پیکربندی جدیدی ایجاد می‏شود که موجب افزایش و تغییر شکل معنی‏دار ابعاد سلول و هسته خواهد شد. فرآیند پرتودرمانی منجر به تغییر در پاسخ رفتار ریخت‏شناسی سلول‏های اندوتلیال به ازای اعمال مقادیر مختلف دوز می‏شود و این امر می‏تواند به‏عنوان هشداری در رفتار سلول‏های سالم عروقی در فرآیند پرتو‏درمانی محسوب شود.

Investigation of morphological behavior of large vessel human endothelial cells during radiation therapy based on cytoskeleton imaging

Objective: Pathological changes to endothelial cells of the vessel wall may lead to vascular stenosis. In this study, we investigate damages that appear following radiotherapy in two states, single fraction and fractionation irradiation, as an effective sign of cytoskeletal and nuclei structure of vascular wall endothelial cells. Methods: We irradiated human vein endothelial cells (HUVECs) with a Cobalt60 therapy machine at radiation doses of 0, 2, 4, and 8 Gy. We stained the skeletal structure of the membrane and nuclei within 24 h after irradiation. This cell line received fractionation radiation therapy at doses from 0 to 8 Gy, in subfractions of 2 Gy, after which we stained the cytoskeleton. Morphological parameters such as area and perimeter of the cells and nuclei were determined, and we evaluated the cell shape index (CSI) for cells from each group. Results:  Increasing the irradiation dose from 0 to 8 Gy led to a significant decrease of CSI (approximately 56%) and a significant increase of nuclei shape index (approximately 85%; p<0.05). The cells’ areas and nuclei doubled (p<0.05). CSI parameter significantly decreased approximately 23% (4.5 times lower) during the radiotherapy fraction after application of the 8 Gy compared with control group cells. Conclusion: After irradiation, we observed broken the membrane filaments that resulted in a new configuration, which led to increased cell and nuclei sizes along with alterations in the cell shape. Radiation therapy led to dosedependent changes in morphological behavior response of the endothelial cells. Hence, it would be considered as a prognostic factor for behavior of healthy vascular cells in the process of radiotherapy.