Effects of CO2 laser conditioning of the antireflection Y2O3/SiO2 coatings at 351 nm

Y2O3/SiO2 coatings were deposited on fused silica by electron beam evaporation. A continuous wave CO2 laser was used to condition parts of the prepared samples at different scanning speeds in the air. LAMBDA 900 spectrometer was used to investigate the changes of the transmittance and residual reflection spectrum. A Nomarski microscope under dark field was used to examine the changes of the micro defect density. The changes of the surface roughness and the microstructure of the film before and after conditioning were investigated by AFM and X-ray diffraction, respectively. We found that laser-induced damage threshold (LIDT) of the films conditioning at 30 mm/s scanning speed was increased by more than a factor of 3 over the thresholds of the as-deposited films. The conditioning effect was correlated with an irradiation-induced decrease of the defect density and absorption of the films. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Efeito da L-Arginina e Glicina na parede do cólon irradiado Estudo experimental em ratos

A radioterapia é amplamente utilizada no tratamento de tumores pélvicos, incluindo os de bexiga, intestino e reto. Ela apresenta efeitos danosos, notadamente em tecidos que apresentam intensa renovação celular, sendo a mucosa intestinal altamente susceptível. Nesse contexto, a suplementação dietética com aminoácidos tem se mostrado uma terapia promissora para minimizar este dano. O objetivo desse estudo foi determinar o efeito da suplementação dietética com os aminoácidos L-arginina e glicina na estrutura da parede do cólon de ratos submetidos a irradiação abdominal. Quarenta ratos Wistar machos adultos foram distribuídos aleatoriamente em quatro grupos, cada um com dez animais: I controle não irradiado e sem suplementação de aminoácidos; II controle irradiado e sem suplementação de aminoácidos; III irradiado e suplementado com L-arginina; IV irradiado e suplementado com glicina. O período de suplementação dietética foi de 14 dias, com a irradiação ocorrendo no 8. dia do experimento. A análise estereológica mostrou que a irradiação provocou diminuição do volume total da parede colônica dos animais dos grupos II e III em relação aos animais saudáveis, mas não dos ratos que receberam suplementação de glicina. A camada mucosa dos animais irradiados de todos os grupos diminuiu quando comparada com os ratos saudáveis não irradiados. Os animais irradiados que não receberam suplementação de aminoácido apresentaram diminuição da camada muscular da mucosa, quando comparados com os grupos I e IV, e o grupo de ratos suplementados com glicina apresentou aumento significativo da camada submucosa em relação aos grupos I e II. Os animais do grupo III mostraram diminuição da camada muscular própria em comparação aos grupos I e IV. A suplementação com L-arginina foi eficaz na manutenção do volume parcial do epitélio da camada mucosa. Nossos resultados sugerem que a suplementação de glicina apresentou efeitos superiores ao da suplementação com L-arginina na estrutura da parede colônica, haja vista que foi capaz de manter a espessura da parede e a superfície epitelial da mucosa, enquanto a Larginina foi capaz de manter o volume parcial do epitélio e a superfície epitelial, mas não o volume total da parede intestinal.

Hydrogen related defects in neutron-irradiated silicon grown in hydrogen ambient

Isochronal thermal-annealing behavior of NTD floating-zone silicon grown in hydrogen ambient (called NTD FZ(H) Si) is presented. The dependencies of resistivity and carrier mobility on annealing temperature are determined by room-temperature Hall electrical measurements. Using infrared absorption spectroscopy, hydrogen-related infrared absorption bands evolution for NTD FZ(H) Si were measured in detail. It is demonstrated that compared with NTD FZ(Ar) Si, NTD FZ(H) Si exhibits the striking features upon isochronal annealing in temperature range of 150 similar to 650 degreesC: there appears the formation of an excessive shallow donor at annealing temperature of 500 degreesC. It is shown that the annealing behavior is directly related to the reaction of hydrogen and irradiation-induced defects. The evolution of infrared absorption bands upon temperature reflects a series of complex reaction process: irradiation-induced defects decomposition, breaking of Si-H bonds, migration and aggregation of atomic hydrogen, and formation of the secondary defects. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Hydrogen related defects in neutron-irradiated silicon grown in hydrogen ambient

Isochronal thermal-annealing behavior of NTD floating-zone silicon grown in hydrogen ambient (called NTD FZ(H) Si) is presented. The dependencies of resistivity and carrier mobility on annealing temperature are determined by room-temperature Hall electrical measurements. Using infrared absorption spectroscopy, hydrogen-related infrared absorption bands evolution for NTD FZ(H) Si were measured in detail. It is demonstrated that compared with NTD FZ(Ar) Si, NTD FZ(H) Si exhibits the striking features upon isochronal annealing in temperature range of 150 similar to 650 degreesC: there appears the formation of an excessive shallow donor at annealing temperature of 500 degreesC. It is shown that the annealing behavior is directly related to the reaction of hydrogen and irradiation-induced defects. The evolution of infrared absorption bands upon temperature reflects a series of complex reaction process: irradiation-induced defects decomposition, breaking of Si-H bonds, migration and aggregation of atomic hydrogen, and formation of the secondary defects. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Radiosensitivity of hepatoma cell lines and human normal liver cell lines exposed in vitro to carbon ions and argon ions at the HIRFL

Human hepatoma (SMMC-7721) and normal liver (L02) cells were irradiated with c-rays, 12C6+ and 36Ar18+ ion beams at the Heavy Ion Research Facility in Lanzhou (HIRFL). By using the Calyculin-A induced premature chromosome condensation technique, chromatid-type breaks and isochromatid-type breaks were scored separately. Tumor cells irradiated with heavy ions produced a majority of isochromatid break, while chromatid breaks were dominant when cells were exposed to c-rays. The relative biological effectiveness (RBE) for irradiation-induced chromatid breaks were 3.6 for L02 and 3.5 for SMMC-7721 cell lines at the LET peak of 96 keVlm 1 12C6+ ions, and 2.9 for both of the two cell lines of 512 keVlm 1 36Ar18+ ions. It suggested that the RBE of isochromatid-type breaks was pretty high when high-LET radiations were induced. Thus we concluded that the high production of isochromatid-type breaks, induced by the densely ionizing track structure, could be regarded as a signature of high-LET radiation exposure.

Structural stability of C-60 films under the bombardment of 1.95 GeV Kr ions

The structural stability of C-60 films under the bombardment of 1.95 GeV Kr ions is investigated. The irradiated C-60 films were analyzed by Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy and Raman scattering technique. The analytical results indicate that the irradiation induced a decrease of icosahedral symmetry of C-60 molecule and damage of C-60 films; different vibration modes of C-60 molecule have different irradiation sensitivities; the mean efficient damage radius obtained from experimental data is about 1.47 nm, which is in good agreement with thermal spike model prediction.

辐射诱导的HeLa细胞旁效应信号通路研究

随着肿瘤认识的不断深入，肿瘤外科学、肿瘤放射治疗学、肿瘤化学治疗学构成了现代肿瘤治疗学的三大支柱，而放射治疗学的研究对于肿瘤的治疗有重要的临床意义。本文通过对HeLa进行辐射来观察其产生的旁效应信号通路，从而对临床工作的起到一定的帮助。辐照过的细胞通过释放信号分子引起周围未辐照细胞产生一系列的生物学反应的现象，称之为辐射诱导的旁效应。活性氧（Reactive oxygen species, ROS）和一氧化氮（Nitric oxide, NO）是辐射诱导的旁效应信号通路中的两个重要信号分子。本文研究了这两种重要的信号分子在辐射诱导的HeLa细胞旁效应信号通路中的关系。通过微核实验，我们发现X射线以及12C6+ 辐照过的HeLa细胞及其旁观者细胞的微核形成明显增加，而1%的二甲亚砜（Dimethyl sulfoxide，DMSO，ROS清除剂）预处理X射线辐照的细胞则显著抑制了受辐照细胞及其旁观者细胞的微核形成。1 Gy的X射线辐照能够抑制细胞的增殖速率而0.5%和1%的DMSO预处理则能减少X射线的增殖抑制作用，并且DMSO预处理的效果与浓度有关：1%的DMSO比0.5%的DMSO处理更大程度的恢复了受辐照细胞的增殖速率。另一方面，接受条件培养基（Conditioned medium）的旁观者细胞的增殖速率增加，而DMSO预处理产生条件培养基的受辐照细胞则使旁观者细胞的增殖速率降低，且DMSO预处理的效果同样与其浓度相关：浓度越高，条件培养基的刺激生长作用越小。Western blotting和DAF-FM DA荧光探针检测分别显示了辐照过后细胞的诱导型一氧化氮合酶（Inducible nitric oxide synthase, iNOS）和NO水平均升高，而DMSO预处理则降低其水平。因此，我们推测在X射线辐照的HeLa细胞旁效应信号通路当中ROS是NO的上游信号。另外，我们采用培养基转移后立即加DMSO或BMS－345541（IKK/NF-κB抑制剂）的方法研究了旁观者细胞当中的旁效应信号通路。我们发现DMSO和BMS－345541均显著抑制了旁观者细胞的NO水平。因此，在旁观者细胞当中ROS与NF-κB均为NO的上游信号

Apoptosis is initiated in human keratinocytes exposed to signalling factors from microbeam irradiated cells.

PURPOSE: There is now no doubt that bystander signalling from irradiated cells occurs and causes a variety of responses in cells not targeted by the ionizing track. However, the mechanisms underlying these processes are unknown and the relevance to radiotherapy and risk assessment remains controversial. Previous research by our laboratory has shown bystander effects in a human keratinocyte cell line, HPV-G cells, exposed to medium from gamma irradiated HPV-G cells. The aim of this work was to investigate if similar mechanisms to those identified in medium transfer experiments occurred in these HPV-G cells when they are in the vicinity of microbeam irradiated cells. Demonstration of a commonality of mechanisms would support the idea that the process is not artifactual. MATERIALS AND METHODS: HPV-G cells were plated as two separate populations on mylar dishes. One population was directly irradiated using a charged particle microbeam (1 - 10 protons). The other population was not irradiated. Bystander factor-induced apoptosis was investigated in both populations following treatment by monitoring the levels of reactive oxygen species and mitochondrial membrane potential using fluorescent probes. Expression of the anti-apoptotic protein, bcl-2, and cytochrome c were determined, as well as apoptosis levels. RESULTS: Microbeam irradiation induced increases in reactive oxygen species and decreases in mitochondrial membrane potential at 6 h post-exposure, increased expression of bcl-2 and cytochrome c release at 6.5 h and increased apoptosis at 24 h. CONCLUSION: This study shows that similar bystander signalling pathways leading to apoptosis are induced following microbeam irradiation and following medium transfer. This demonstrates that the mechanisms involved are common across different radiation qualities and conditions and indicates that they may be relevant in vivo.

Estudo de lipoxigenases em extrato hidrossolúvel de soja (Glycine max (L.) Merr.) submetido a diferentes tratamentos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

New insights into the structural characteristics of irradiated crotamine

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Einfluss von oxidativem Stress auf die DNA-Reparatur in Säugerzellen

Gegenstand dieser Arbeit war es, das Zusammenspiel zwischen DNA-Reparatur und zellulärem anitoxidativen Abwehrsystem in Melanomzellen und gesunden Hautfibroblasten näher zu untersuchen. Dabei konnte gezeigt werden, dass die dominierenden DNA-Läsionen im Falle einer Bestrahlung mit sichtbarem Licht (400 – 800 nm) Fpg-sensitive Läsionen, zu denen die Basenmodifikation 7,8-Dihydro-8-oxoguanin (8-oxoG) gehört, und im Falle der UVA-Bestrahlung Cyclobutan-Pyrimidindimere (CPDs) sind. Sowohl Melanomzellen als auch Hautfibroblasten waren problemlos in der Lage, die durch sichtbares Licht und UVA-Strahlung induzierten oxidativen DNA-Modifikationen zu reparieren. Jedoch reagierten Melanomzellen in einer adaptiven Antwort mit einer Erhöhung ihres Glutathion-Gehalts auf ein Maximum (nach circa 10 - 14 h) nach Bestrahlung mit sichtbarem Licht, wohingegen die Hautfibroblasten einen massiven Einbruch direkt nach Bestrahlung und eine extrem lange Erholungsphase über 48 h aufzuweisen hatten. Die darauffolgende Untersuchung der DNA-Reparaturkapazität der Zellen unter Bedingungen von oxidativem Stress mit vorangegangener Depletion intrazellulären Glutathions zeigten eine dramatische, nahezu vollständige Hemmung der Reparatur durch UVA- bzw. Sonnenlicht-induzierter Fpg-sensitiver DNA-Modifikationen (8-oxoG) - sowohl in Melanomzellen als auch in Hautfibroblasten. Dieser Effekt ließ sich durch den Zusatz von Dithiothreitol (DTT), nach erfolgter Bestrahlung der Glutathion-depletierten Zellen, wieder komplett revertieren. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass an der Reparatur ein redoxempfindliches Protein oder zellulärer Cofaktor beteiligt sein muß. Zudem konnte durch Untersuchungen der Nukleotidexzisionsreparatur (NER) und der Einzelstrangbruchreparatur nach dem gleichen Versuchsdesign gezeigt werden, dass es sich hierbei sehr wahrscheinlich um einen für die Basenexzisionsreparatur (BER) von 7,8-dihydro-8-oxo-guanine (8-oxoG) exklusiven Effekt handelte. Zwei der wichtigsten Reparaturproteine der BER, nämlich hOGG1 und APE1, wurden anschließend auf ihre Funktionsfähigkeit hin untersucht, da es naheliegend war, dass der Reparaturhemmung ein Funktionsverlust eines dieser beiden Enzyme zugrunde liegen könnte. Im Falle des APE1-Proteins konnte dies ausgeschlossen werden, da mit Hilfe der Alkalischen Elution die volle Funktionsfähigkeit für die Reparatur von AP-Läsionen nachgewiesen werden konnte. Interessanterweise zeigte aber das hOGG1-Protein eine zwischen der dritten und vierten Stunde nach Bestrahlung Glutathion-depletierter Zellen stark abfallende Aktivität der 8-oxoG-Glykosylasefunktion. Die Western-Blot-Analyse ergab allerdings keinen Hinweis auf eine Proteinoxidation von hOGG1. Möglicherweise wird nicht hOGG1 selbst, wohl aber ein anderes, für eine konzertierte Abfolge der einzelnen Reparaturschritte entscheidend notwendiges Protein innerhalb der Zelle durch ROS leicht oxidiert. In jedem Fall bleibt festzustellen, dass Glutathion eine wichtige Aufgabe hinsichtlich einer voll funktionsfähigen Basenexzisionreparatur zuzukommen scheint. Die Ergebnisse unterstreichen die mögliche Bedeutung von oxidativem Stress für die Entstehung von Krebs durch Sonnenlicht, insbesondere durch UVA, da die durch die Strahlung (und eventuell auftretende Entzündung) gebildeten ROS nicht nur DNA-Schäden induzieren, sondern auch ihre Reparatur verhindern können.

Das Phosphoproteom von Plattenepithelkarzinomen des Kopf-Hals-Bereichs nach Bestrahlung und Applikation des Cyclooxygenase-Inhibitors Flurbiprofen

Ziel: Die Radiotherapie hat in der Behandlung von Plattenepithelkarzinomen des Kopf- und Halsbereichs nach wie vor einen hohen Stellenwert. Der Erfolg eines Therapieregimes, das die Behandlung mit ionisierenden Strahlen einschließt, ist jedoch häufig limitiert durch die Entwicklung radioresistenter Tumorzellpopulationen, die nicht selten durch die Bestrahlung selbst induziert wird. Die Mechanismen, die zu einer solchen bestrahlungsinduzierten Radioresistenz führen sind bisher nur unvollständig verstanden und Methoden, durch die die Entwicklung von Radioresistenz verhindert werden könnte, wie beispielsweise der präventive Einsatz von Pharmazeutika, sind bislang nicht systematisch untersucht. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu überprüfen, ob der Cyclooxygenase-Inhibitor Flurbiprofen durch Bestrahlung induzierte Veränderungen der Phosphoprotein-Expression verstärken oder abschwächen kann und ob sich aus solchen Modifikationen des Bestrahlungsergebnisses ein radioprotektiver Effekt der Flurbiprofenapplikation ableiten lässt. Methoden: Es wurde ein experimenteller Ansatz gewählt, der mittels 2D PAGE und anschließender MALDI-TOF Massenspektrometrie das Phosphoproteom einer HNSCC-Zelllinie unter verschiedenen Bedingungen untersuchte. Die Zellen wurden entweder mit einer Energiedosis von 8 Gy bestrahlt, mit einer 200 μM Flurbiprofen enthaltenden Lösung inkubiert oder sie wurden mit einer Kombination aus Flurbiprofenapplikation und Bestrahlung behandelt. Vor der 2D PAGE wurden die Phosphoproteine durch IMAC angereichert. Zur Verbesserung der Gel-Analytik wurde die Software Delta 2D angewendet, die zum Ausgleich von Laufweitenunterschieden zwischen den Gelen ein Warping vorsieht. Ergebnisse und Diskussion: Bei der Analyse, der unter den verschiedenen experimentellen Bedingungen differentiell exprimierten Phosphoproteinen mittels bioinformatischer Hilfsprogramme wie z.B. WEBGestalt und STRING, wurden sieben Proteine mit Bedeutung für das Wachstum und die Entdifferenzierung von Tumoren identifiziert und einer ausführlichen Literaturrecherche unterzogen. Auf diese Weise konnten die Ergebnisse der für die vorliegende Arbeit durchgeführten Experimente in den systembiologischen Kontext eingeordnet werden. Besonders hervorzuheben ist die Herabregulierung der möglicherweise Radioresistenz vermittelnden Proteine GRP-75, 14-3-3 sigma und CRT sowie die Herabregulierung des anti-apoptotischen und tumor-begünstigenden Hsp60 durch Flurbiprofen. Die Verminderung der Expression unterstreicht das Potential dieses Pharmakons sowie der Klasse der COX-Inhibitoren als mögliche radiosensitivierende und tumorsuppressive Substanzen.