Comparative analysis of the immune responses in cancer cells irradiated with X-ray, proton and carbon-ion beams.

Radiotherapy (RT) is an effective treatment option for cancer; however, its efficacy remains less than optimal in locally advanced cancer. Immune checkpoint inhibitor-based therapy, including the administration of anti-PD-L1 antibodies, is a promising approach that works synergistically with RT. Proton beam therapy and carbon-ion therapy are common options for patients with cancer. Proton and carbon ions are reported to induce an immune reaction in cancer cells; however, the underlying mechanisms remain unclear. Here, we aimed to compare the immune responses after irradiation (IR) with X-ray, protons, and carbon ions in an oesophageal cancer cell line and the underlying mechanisms. An oesophageal cancer cell line, KYSE450, was irradiated with 1 fraction/15 GyE (Gy equivalent) of X-ray, proton, or carbon-ion beams, and then, the cells were harvested for RNA sequencing and gene enrichment analysis. We also knocked out STING and STAT1 in the quest for mechanistic insights. RNA sequencing data revealed that gene expression signatures and biological processes were different in KYSE450 irradiated with X-ray, proton, and carbon-ion beams 6-24 h after IR. However, after 3 days, a common gene expression signature was detected, associated with biological pathways involved in innate immune responses. Gene knock-out experiments revealed that the STING-STAT1 axis underlies the immune reactions after IR. X-Ray, proton, and carbon-ion IRs induced similar immune responses, regulated by the STING-STAT1 axis.

The radiation protection role of heparin-SOD conjugate in irradiated mice

ABSTRACT Heparin-SOD conjugate (Hep-SOD) was prepared by modifying Cu,Zn-SOD with heparin. An acute radiation-induced mouse injury model was constructed to study the radiation protection effects of Hep-SOD conjugate. Fifty-six mice were randomly divided into seven groups: (I) normal control group; (II) irradiated control group; (III) positive control group (amifostine group, 300 mg/kg); (IV) SOD group (35000 U/kg); (V) high dosage of Hep-SOD group (70000 U/kg); (VI) medium dosage of Hep-SOD group (35000 U/kg); (VII) low dosage of Hep-SOD group (17500 U/kg). Drugs were intraperitoneally injected into each mouse 1 h before radiation except for the normal control group. All the irradiated groups were irradiated with 6 Gy. Organ indices, haematopoietic function indices, peripheral blood cells, liver function test, oxidative stress state and pathological observation were detected to study the effects of Hep-SOD on irradiated mice. Results showed that bone marrow suppression of irradiated mice could be reduced when treated by Hep-SOD before radiation. Oxidative stress detection and pathological observation of the liver and intestine showed that the damage caused by radiation was relieved when mice were treated with Hep-SOD before radiation. This study shows a new direction to prevent organisms from the damage caused by radiation.

Irradiation induces diverse changes in invasive potential in cancer cell lines.

Cancer patients without metastasis are generally considered as candidates for curative localized radiation therapy. However, while the benefits of localized radiation have been demonstrated by many clinical studies, recurrences or distant metastases that develop after local treatment remain a major therapeutic challenge. Several in vitro and in vivo studies have reported that irradiation may subsequently alter tumor aggression by reducing or promoting the invasiveness of the remaining cancer cells after radiation, which appears to differ depending on the form of radiation, as well as the investigated cell lines. Cell lines recapitulate cancer heterogeneity based on the characteristics reflected in their genetic abnormalities, and thus can be used as a tool to investigate the genetic basis of cancer aggression. Importantly, molecular insights into this process would allow us to tailor drug treatments for use in combination with local radiation treatment. This review summarizes the diverse responses of cancer cell invasiveness induced by radiation, and discusses the possible molecular pathways and the genetic variations that may affect radiation-altered invasion.

O tamponamento do cálcio nuclear como adjuvante no tratamento de tumores de cabeça & pescoço resistentes à radioterapia

A radioterapia é uma modalidade importante para tratar o câncer de Cabeça e Pescoço, no entanto falhas do tratamento já foram observadas e recorrência da doença é comum. Novas abordagens para melhorar os efeitos benéficos de radioterapia têm sido desenvolvidas e terapia gênica surge como uma ferramenta importante para atingir esse objetivo. Apesar de modelos in vitro serem úteis para entender os efeitos da radiação em níveis celulares um modelo mais próximo ao esquema de irradiação clínica, que permita reproduzir irradiação diária, é necessário. Sinais de cálcio no núcleo têm demonstrado desempenhar um papel crucial em células de mamíferos por regularem a expressão de genes envolvidos na proliferação celular, e ja foi também demonstrado que o tamponamento de Ca2+ nuclear prejudica o crescimento das células cancerosas in vitro, bem como in vivo. O objetivo deste estudo foi desenvolver um protocolo in vitro que simulava radioterapia de cabeça e pescoço de acordo com parâmetros clínicos e investigar o papel do tamponamento de Ca2+ nuclear para aumentar o efeito antitumoral de raios-Xem carcinoma de células escamosas humano. Para estes fins, células da linhagem celular A431 foram submetidas a dose acumulada de 10Gy de raiosX,em esquema de fracionamento diário de doses, (XRCd10Gy) ou em associação com o tamponamento de Ca2+ nuclear (Ca2+n). Análise do ciclo celular, ensaio de proliferação, a quantificação de lesões de DNA nuclear/mitocondriail, expressão de ADAM-17, a expressão de EGFR e fração de sobrevivência foram investigadas. Nosso modelo forneceu irradiações uniformes à mono camada de células, minimizando as incertezas, independente da posição dos frascos dentro de campo de irradiação, Todos os frascos receberam 100 ± 2% da dose calculada total. Descobrimos que XRCd10Gyinduziu apenas 4,3 ± 0,3% de morte celular (SubG1), indicando radiorresistência.

Após o tamponamento de Ca2+n a proliferação de células A431 diminuiu significativamente (p < 0,001) em comparação com o controle.Análise do ciclo celular mostraram que a associação do tamponamento Ca2+ncom XRCd10Gy aumentou a percentagem de células A431 em G2/M (35,7 ±2,5 %), sem danos de DNA nucleares/mitocondrial aparentes. No entanto, o tamponamento de Ca2+n preveniu significativamente (p < 0,05) o aumento da expressão de ADAM -17 e a ativação do EGFR, induzidas por irradiação. Além disso, a terapia de associação diminui significativamente a formação de colônias das celulas A431 (91 ± 0,4 %), mesmo com cerca de metade da dos e cumulativa. Os efeitos dos bloqueadores de integrina 4B4 e cRGD sobre a migração de células do melanoma humano da linhagem MV3 foram investigados, em cultivo celular 3D, mostrando que além de alterar a morfologia celular, o bloqueio das subunidades de integrina β1 e αvβ3 reduziram o índice de alongamento celular (3.8 ± 0.6 AU) quando comparado com o controle não tratado (8.5 ± 1.7 AU, p<0,001), bem como a velocidade média de migração 0.1± 0.06µm/minuto comparado ao controle não tratado 0.5 ± 0.1µm/minuto(p<0,001). Juntos, estes resultados contribuem para o desenvolvimento de nova estratégia de radioterapia para o tumor da cabeça e pescoço, com a combinação da terapia gênica e radiação ionizante, permitindo reduzir a exposição celular aos raios-X.

Crescimento e tolerância à salinidade em três espécies medicinais do gênero Plectranthus expostas a diferentes níveis de radiação / Growth and salinity tolerance in three medicinal species of the genus Plectranthus exposed to different levels of solar radiation

No cultivo de plantas medicinais as condições de salinidade e de luz podem exercer influência no rendimento e na qualidade final da produção de biomassa. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de diferentes luminosidades e níveis de salinidade na água de irrigação sobre o crescimento e tolerância de três espécies de plantas do gênero Plectranthus. O ensaio foi conduzido em parcelas subsubdivididas com cinco repetições, sendo as parcelas referente ao fator ambiente (pleno sol e telado), as subparcelas aos níveis de salinidade na água de irrigação - CEa (0,7; 1,9; 3,1; 4,3 e 5,5 dS m-1), e as subsubparcelas às três espécies do gênero Plectranthus (P. amboinicus, P. barbatus e P. grandis). As variáveis de resposta foram: índice relativo de clorofila (IRC), área foliar (AF), razão de área foliar (RAF), área foliar específica (AFE), matéria seca da parte aérea (MSPA), matéria seca das raízes (MSR), matéria seca total (MST), relação MSR/MSPA, grau de tolerância à salinidade, e teor dos íons Na+ e K+. O estresse salino reduziu o crescimento das plantas, sendo as maiores reduções observadas nas plantas expostas a pleno sol. A salinidade influenciou a partição de matéria seca, sendo as raízes mais afetadas do que a parte aérea. Com o aumento da CEa houve aumento expressivo no teor foliar de Na+, enquanto o teor de K+ e o IRC foram reduzidos. Entretanto, o acúmulo de Na+ foi menor em P. grandis. Considerando-se a MST, verificou-se que as três espécies se mostraram moderadamente tolerantes à salinidade de até 3,1 dS m-1, exceto P. grandis cultivada em telado, classificada como tolerante. Em relação ao grau de redução na produção MSPA (parte de interesse comercial), poderia se recomendar o cultivo de P. grandis quando a água de irrigação contiver CEa de até 3,1 dS m-1.

In the cultivation of medicinal plants, salinity and light can affect the yield and quality of biomass. The objective of this study was to evaluate the effect of light and salinity levels of the irrigation water on the growth and salt tolerance of three medicinal plant species of the genus Plectranthus. A completely randomized split-plot design with five repetitions was used. The plots were formed by the environment of cultivation (full sunlight and greenhouse), the subplots by the salinity in the irrigation water - ECw (0.7, 1.9, 3.1, 4.3 and 5.5 dS m-1), and the subsubplots by the three plant species (P. amboinicus, P. barbatus and P. grandis). The following variables were evaluated: relative chlorophyll index (RCI), leaf area (LA), leaf area ratio (LAR), specific leaf area (SLA), shoot dry mass (SDM), root dry mass (RDM), total dry mass (TDM), RDM/SDM ratio, relative salt tolerance, and concentration of Na+ and K+ in leaves. Salinity reduced plant growth, with the greatest reductions observed in plants exposed to full sunlight. Salinity affected the dry matter partitioning, and the roots were more affected than the shoot. With increasing ECw, there was a significant increase in the concentration of Na+ in the leaves, while K+ and RCI decreased. However, the increase in Na+ accumulation was lower in P grandis. The three species were moderately tolerant to salinity up to 3.1 dS m-1, considering the total dry mass production, except the P. grandis grown in greenhouse, classified as tolerant. Regarding the relative reduction in shoot dry mass (part of commercial interest), we could recommend the cultivation of P. grandis when the available irrigation water presents values of ECw up to 3.1 dS m-1.

O tamponamento do cálcio nuclear como adjuvante no tratamento de tumores de cabeça & pescoço resistentes à radioterapia / The buffering nuclear calcium as an adjuvant treatment for head & neck tumors resistant to radiation

A radioterapia é uma modalidade importante para tratar o câncer de Cabeça e Pescoço, no entanto falhas do tratamento já foram observadas e recorrência da doença é comum. Novas abordagens para melhorar os efeitos benéficos de radioterapia têm sido desenvolvidas e terapia gênica surge como uma ferramenta importante para atingir esse objetivo. Apesar de modelos in vitro serem úteis para entender os efeitos da radiação em níveis celulares um modelo mais próximo ao esquema de irradiação clínica, que permita reproduzir irradiação diária, é necessário. Sinais de cálcio no núcleo têm demonstrado desempenhar um papel crucial em células de mamíferos por regularem a expressão de genes envolvidos na proliferação celular, e ja foi também demonstrado que o tamponamento de Ca2+ nuclear prejudica o crescimento das células cancerosas in vitro, bem como in vivo. O objetivo deste estudo foi desenvolver um protocolo in vitro que simulava radioterapia de cabeça e pescoço de acordo com parâmetros clínicos e investigar o papel do tamponamento de Ca2+ nuclear para aumentar o efeito antitumoral de raios-Xem carcinoma de células escamosas humano. Para estes fins, células da linhagem celular A431 foram submetidas a dose acumulada de 10Gy de raiosX,em esquema de fracionamento diário de doses, (XRCd10Gy) ou em associação com o tamponamento de Ca2+ nuclear (Ca2+n). Análise do ciclo celular, ensaio de proliferação, a quantificação de lesões de DNA nuclear/mitocondriail, expressão de ADAM-17, a expressão de EGFR e fração de sobrevivência foram investigadas. Nosso modelo forneceu irradiações uniformes à mono camada de células, minimizando as incertezas, independente da posição dos frascos dentro de campo de irradiação, Todos os frascos receberam 100 ± 2% da dose calculada total. Descobrimos que XRCd10Gyinduziu apenas 4,3 ± 0,3% de morte celular (SubG1), indicando radiorresistência...

Após o tamponamento de Ca2+n a proliferação de células A431 diminuiu significativamente (p < 0,001) em comparação com o controle.Análise do ciclo celular mostraram que a associação do tamponamento Ca2+ncom XRCd10Gy aumentou a percentagem de células A431 em G2/M (35,7 ±2,5 %), sem danos de DNA nucleares/mitocondrial aparentes. No entanto, o tamponamento de Ca2+n preveniu significativamente (p < 0,05) o aumento da expressão de ADAM -17 e a ativação do EGFR, induzidas por irradiação. Além disso, a terapia de associação diminui significativamente a formação de colônias das celulas A431 (91 ± 0,4 %), mesmo com cerca de metade da dos e cumulativa. Os efeitos dos bloqueadores de integrina 4B4 e cRGD sobre a migração de células do melanoma humano da linhagem MV3 foram investigados, em cultivo celular 3D, mostrando que além de alterar a morfologia celular, o bloqueio das subunidades de integrina β1 e αvβ3 reduziram o índice de alongamento celular (3.8 ± 0.6 AU) quando comparado com o controle não tratado (8.5 ± 1.7 AU, p<0,001), bem como a velocidade média de migração 0.1± 0.06µm/minuto comparado ao controle não tratado 0.5 ± 0.1µm/minuto(p<0,001). Juntos, estes resultados contribuem para o desenvolvimento de nova estratégia de radioterapia para o tumor da cabeça e pescoço, com a combinação da terapia gênica e radiação ionizante, permitindo reduzir a exposição celular aos raios-X...

Fatores associados à menor dose de radiação em pacientes submetidos à angiotomografia de artérias coronárias de 64 canais / Factors associated with lower radiation doses in patients undergoing 64-slice computed tomography

Fundamentos: Nota-se crescente utilização da angiotomografia de arterias coronárias, encontrando-se na literatura grande variabilidade na dose de radiação empregada. Há preocupação mundial em relação à exposição à radiação ionizante em procedimentos médicos, sendo que estratégias para minimização da dose são fortemente encorajadas. Objetivos: Determinar a dose de radiação utilizada em clínica privada no Rio de Janeiro e fatores associados à redução da dose. Métodos: Estudos retrospectivo e observacional, envolvendo 232 pacientes consecutivos submetidos à angiotomografia de artérias coronárias de 64 detectores por indicação clínica, utilizando-se técnicas visando à redução da dose de radiação. Resultados: A dose média geral de radiação empregada foi 7,6mSv, sem diferença na dose aplicada em homens e mulheres (7,9mSv vs. 7,0mSv, respectivamente, p=0,15). A utilização de modulação de dose pelo eletrocardiograma (ECG) e tensão do tubo de 100kV estão ambas associadas à queda de aproximadamente 50 por cento cada na dose. Fatores como idade avançada e presença de stents estão associados à maior exposição. Conclusões: A dose de radiação utilizada rotineiramente...

Background: In parallel to an upsurge in the use of computed tomography coronary angiography (CTCA), the literature varies widely in terms of radiation doses, prompting worldwide concern about radiation exposure in medical procedures, with strong supportfor strategies aimed at reducing these doses. Objectives: To determine the radiation dose employed in CTCA studies in a private clinic at Rio de Janeiro, Brazil, and the factors associated with lower radiation doses. Methods: Retrospective observational study of 232consecutive patients clinically referred for 64-slice CTCA with radiation dose r eduction techniques. Results: The mean radiation dose was 7.6mSv, with no difference between men and women (7.9mSv vs. 7.0mSv, respectively, p=0,15). Electrocardiogram (ECG) dose modulation and reduced 100kV tubevoltage are associated with dose reductions of approximately 50% each. Factors such as increasing age and the presence of coronary stents are associated with higher exposure. Conclusions: The routine radiation dose used with exposure minimization techniques...

Eficiência de conversão da radiação fotossinteticamente ativa incidente em biomassa aérea da vegetação campestre natural no bioma Campos Sulinos do Brasil / Conversion efficiency of photosynthetic active radiation to aboveground natural grasslands dry matter in the Campos Sulinos biome, Brazil

Neste trabalho, foi calculada, para os diferentes meses da principal estação de crescimento da vegetação, a eficiência de conversão da radiação fotossinteticamente ativa incidente na biomassa aérea para a vegetação campestre natural do bioma Campo Sulino. A área de estudos estava localizada na Embrapa Pecuária Sul, no município de Bagé, (RS), estando a vegetação sob pastejo contínuo. Os resultados indicaram variações nos valores desta eficiência conforme o estádio fenológico da vegetação pastejada, o que demonstra que a utilização de um valor único para o cálculo da produção de biomassa aérea da vegetação campestre natural é inadequado para estimativas feitas para períodos inferiores a um ano.

Immunoactive products of placenta. V. Immunoregulatory properties of a low molecular weight compound obtained from human placental cultures.

PROBLEM: We have previously shown that supernatants from short-term cultures of human placental explants (HPS) are immunosuppressive in vitro as well as in vivo. They contain a low M.W. factor endowed with immunoregulatories activities (Filtrate of such with a 5 kDa cut off). In this paper, we wanted to assess whether this low M.W. material accounts for most, if not all, of the immunosuppressive properties of crude HPS and begin to investigate its mode of action. RESULTS: The filtrate is active across species barrier and inhibits human and murine PHA driven lymphocyte proliferation, Mixed Lymphocyte Reaction, and Natural Killer activity as did crude HPS. It does not affect CTL lytic function at effector stage. Its cross species activity allowed us to study its effects in vivo. It corrects resorbtions in the CBA x DBA/2 murine spontaneous abortion model, and suppresses local and general GVH reactions in a model (A cells into irradiated A x B Fls) relevant to a clinical use e.g., bone marrow transplantation. To ensure that such survival of the recipients was due to donor cells in the latter, surviving experimental animals were analysed by FACS for repopulating lymphocytes phenotype, which was indeed of donor origin. To elucidate the mechanism(s) of action of the active HPS moiety, we first tested various malignant cell lines for the minimal incubation time required for maximal lymphocyte inhibition. In the same vein, we verified that lymphocytes stimulated by PHA and simultaneously treated with filtrate were unresponsive to a second PHA challenge. The effects of the material was reversible if cells were washed out of it early enough before otherwise entering a cycle leading ultimately to cell death in vitro. Finally, we tested several second messenger pathways, none of which were modified. CONCLUSION: These data suggest that the filtrate contains an entity that represents the main, if not all, the immunosuppressive molecules present in HPS. In addition, they suggest that the material acts only on activated T cells and requires to be present early in the replication activation cycle. Altogether, the in vitro data strongly suggest that the material is acting by inducing clonal deletion in activated (T) cells.

Integraçäo de detector e classificador de complexos QRS / Integration of detector and classifying of QRS complexes

Este trabalho apresenta a integração e a avaliação conjunta de um detector e um classificador de complexos QRS, desenvolvidos separadamente. O detector foi avaliado com sinais de 47 pacientes, obtendo-se 0,20 por cento de falsos positivos e 0,26 por cento de falsos negativos. O algoritmo de classificação foi desenvolvido com 32 destes sinais, sendo avaliado com os 15 restantes, obtendo-se um índice de 97,84 por cento de classificação correta.

Abstract - This work presents the integration and evaluation of a detector and a classifier of QRS complexes. developed separately. The detector was evaluated using data from 47 patients. giving 0.20% false positives and 0,26% false negatives. The classifier was developed using 32 signals and evaluated with the remaining 15, giving 97,84% correct classification