Analysis of Vβ-Segment Diversity of T-Cell Receptor in Residents of the Techa Riverside Villages Chronically Exposed to Radiation in the Long-Term Period

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Purpose: Study the repertoire of the T-cell receptor in persons chronically exposed to radiation in the long-term period.

Material and methods: The study involved 48 people, who were divided into two groups: a group of exposed persons – 31 individuals with the average accumulated dose to red bone marrow (RBM) of 981±130 mGy, and a comparison group – 17 individuals, the average accumulated dose to RBM was 25.3±5.91 mGy. The study groups did not differ significantly in age, gender and ethnicity. The repertoire of Vβ-segments of the T-cell receptor of the peripheral blood T-lymphocytes of exposed persons was analyzed by flow cytometry method. 24 Vβ-segments of the T-cell receptor were studied. Statistical processing of the obtained data was carried out using the Wilcoxon signed-rank test, and a direct description of Vβ-segment repertoire of the T-cell receptor was performed using the Lorenz curve and the Gini-TCR index.

Results: The study revealed a statistically significant increase in the number of Vβ3 and Vβ5.2 T-cell receptor segments in exposed individuals relative to the comparison group (p=0.03 and p=0.003, respectively). It was also shown that the distribution of the Vβ-segments of the T-cell receptor is uneven in both study groups. However, there was no significant difference between the repertoires of the T-cell receptor of the studied groups by the Gini-TCR index (p=0.14).

About the authors

A. I. Kotikova

Urals Research Center for Radiation Medicine

Email: kotikova@urcrm.ru
Chelyabinsk

E. A. Blinova

Urals Research Center for Radiation Medicine

Email: kotikova@urcrm.ru
Chelyabinsk

A. V. Akleyev

Urals Research Center for Radiation Medicine; Chelyabinsk State University

Email: kotikova@urcrm.ru
Chelyabinsk; Chelyabinsk

References

  1. Wang G.C., Dash P., McCullers J.A., Doherty P.C., Thomas P.G. T Cell Receptor αβ Diversity Inversely Correlates with Pathogen-Specific Antibody Levels in Human Cytomegalovirus Infection. Sci. Transl. Med. 2012;4;128:128ra42. doi: 10.1126/scitranslmed.3003647.
  2. Qi Q., Liu Y., Cheng Y., et al. Diversity and Clonal Selection in the Human T-Cell Repertoire. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2014;111;36:13139-13144. doi: 10.1073/pnas.1409155111.
  3. Schrama D., Ritter C., Becker J.C. T Cell Receptor Repertoire Usage in Cancer as a Surrogate Marker for Immune Responses. Semin Immunopathol. 2017;39;3:255-268. doi: 10.1007/s00281-016-0614-9.
  4. McLean-Tooke A., Barge D., Spickett G.P., Gennery A.R. T Cell Receptor Vbeta Repertoire of T Lymphocytes and T Regulatory Cells by Flow Cytometric Analysis in Healthy Children. Clin. Exp. Immunol. 2008;151;1:190-198. doi: 10.1111/j.1365-2249.2007.03536.x.
  5. De Souza-Silva T.G., Gollob K.J., Dutra W.O. T-Cell Receptor Variable Region Usage in Chagas Disease: A Systematic Review of Experimental and Human Studies. PLoS Negl. Trop. Dis. 2022;16;9:e0010546. doi: 10.1371/journal.pntd.0010546.
  6. Fernández-Quintero M.L., Pomarici N.D., Loeffler J.R., Seidler C.A., Liedl K.R. T-Cell Receptor CDR3 Loop Conformations in Solution Shift the Relative Vα-Vβ Domain Distributions. Front Immunol. 2020;11:1440. doi: 10.3389/fimmu.2020.01440.
  7. Izrayelson M., Kasatskaya S., Pogorelyy M., Kirgizova V., Putintseva, E., Egorov.S., Britanova O.V., Chudakov D.M. Analysis of Individual Repertoires of T Cell Receptors. Immunologiya. 2016;37;6:347-352. doi: 10.18821/0206-4952-2016-37-6-347-352 (In Russ.).
  8. Akleyev A.A., Dolgushin I.I. Immune Status of Persons with CRS at Later Time Points. Radiatsiya i Risk = Radiation and Risk. 2018;27;2:76-85. doi: 10.21870/0131-3878-2018-27-2-76-85 (In Russ.).
  9. Rybkina V.L., Bannikova M.V., Adamova G.V., Dörr H., Scherthan H., Azizova T.V. Immunological Markers of Chronic Occupational Radiation Exposure. Health Phys. 2018;115;1:108-113. doi: 10.1097/HP.0000000000000855.
  10. Akiyama M. Late Effects of Radiation on the Human Immune System: an Overview of Immune Response among the Atomic-Bomb Survivors. Int. J. Radiat. Biol. 1995;68;5:497-508. doi: 10.1080/09553009514551491.
  11. Heylmann D., Rödel F., Kindler T., Kaina B. Radiation Sensitivity of Human and Murine Peripheral Blood Lymphocytes, Stem and Progenitor Cells. Biochimica et Biophysica Acta (BBA). Reviews on Cancer. 2014;1846;1:121–129. doi: 10.1016/j.bbcan.2014.04.009.
  12. Yoshida K., Misumi M., Kubo Y., Yamaoka M., Kyoizumi S., Ohishi W., Hayashi T., Kusunoki Y. Long-Term Effects of Radiation Exposure and Metabolic Status on Telomere Length of Peripheral Blood T Cells in Atomic Bomb Survivors. Radiat. Res. 2016;186:367–376. doi: 10.1667/RR14389.1.
  13. Kyoizumi S., Yamaoka M., Kubo Y., et al. Memory CD4 T-Cell Subsets Discriminated by CD43 Expression Level in A-Bomb Survivors. Int. J. Radiat. Biol. 2010;86;1:56-62. doi: 10.3109/09553000903272641.
  14. Candéias S.M., Mika J., Finnon P., et al. Low-Dose Radiation Accelerates Aging of the T-Cell Receptor Repertoire in CBA/Ca Mice. Cell. Mol. Life Sci. 2017;74;23:4339-4351. doi: 10.1007/s00018-017-2581-2.
  15. Candéias S.M., Kabacik S., Olsen A.K., et al. Ionizing Radiation Does Not Impair the Mechanisms Controlling Genetic Stability During T Cell Receptor Gene Rearrangement in Mice. Int. J. Radiat. Biol. 2018;94;4:357-365. doi: 10.1080/09553002.2018.1439195.
  16. Seki H., Kanegane H., Iwai K., et al. Ionizing Radiation Induces Apoptotic Cell Death in Human TcR-Gamma/Delta+ T and Natural Killer Cells Without Detectable p53 Protein. Eur. J. Immunol. 1994;24;11:2914-2917. doi: 10.1002/eji.1830241150.
  17. Smirnova S.G., Orlova N.V., Zamulayeva I.A., Tkachenko N.P., Lozebnoy N.I., Kaplan M.A., Tumanov K.A., Kashcheyev V.V., Ivanov V.K., Sayenko A.S. Monitoring of the Frequency of Lymphocytes with Mutations at T-Cell Receptor Locus in Chernobyl Cleanup Workers. Radiatsiya i Risk = Radiation and Risk. 2012;21;1:20-29. (In Russ.).
  18. Saenko A.S., Zamulaeva I.A., Smirnova S.G., et al. Determination of Somatic Mutant Frequencies at Glycophorin A and T-Cell Receptor Loci for Biodosimetry of Acute and Prolonged Irradiation. Appl. Radiat. Isot. 2000;52;5:1145-1148. doi: 10.1016/s0969-8043(00)00061-0.
  19. Blinova E.A., Veremeyeva G.A., Markina T.N., Akleyev A.V. Apoptosis of Blood Lymphocytes and Muta-Tions in the T-Cell Receptor of Late Time after Chronic Radiation Exposure in Humans. Voprosy Radiatsionnoy Bezopasnosti = Journal of Radiation Safety Issues. 2011;4:38-44 (In Russ.).
  20. Akleyev A.A., Blinova E.A., Dolgushin I.I. TCR-Mutations in Peripheral Blood Lymphocytes and Immune Status in Individuals Exposed to Chronic Radiation Exposure. Rossiyskiy Immunologicheskiy Zhurnal = Russian Journal of Immunology. 2019;22;1:13-23. doi: 10.31857/S102872210005016-2 (In Russ.)
  21. Smith L.E., Nagar S., Kim G.J., Morgan W.F. Radiation-Induced Genomic Instability: Radiation Quality and Dose Response. Health Phys. 2003;85;1:23-29. doi: 10.1097/00004032-200307000-00006.
  22. Van der Geest K.S., Abdulahad W.H., Horst G., Lorencetti P.G., Bijzet J., Arends S., van der Heiden M., Buisman A.M., Kroesen B.J., Brouwer E., Boots A.M. Quantifying Distribution of Flow Cytometric TCR-Vβ Usage with Economic Statistics. PLoS One. 2015;10;4:e0125373. doi: 10.1371/journal.pone.0125373.
  23. Consequences of radioactive Contamination of the Techa River. Ed. Akleyev A.V. Chelyabinsk Publ., 2016. 390 p. (In Russ.).
  24. Degteva M.O., Napye B.A., Tolstykh E.I., Shishkina E.A., Bugrov N.G., Krestinina L.Yu., Akleyev A.V. Individual Dose Distribution in Cohort of People Exposed as a Result of Radioactive Contamination of the Techa River. Meditsinskaya Radiologiya i Radiatsionnaya Bezopasnost = Medical Radiology and Radiation Safety. 2019;64;3:46-53 (In. Russ.). doi: 10.12737/article_5cf2364cb49523.98590475.
  25. Kotikova A.I., Blinova E.A., Akleyev A.V. Subpopulation Composition of T-helpers in the Peripheral Blood of Persons Chronically Exposed to Radiation in the Long Term. Meditsina Ekstremalnykh Situatsiy = Extreme Medicine. 2022;24;2:65-73. doi: 10.47183/mes.2022.018.
  26. Sanitary Rules and Regulations SanPin 2.6.1.2523-09. Standards of Radiation Safety (NRB - 99/2009). Moscow Publ., 2009. 225 p. (In Russ.).
  27. Protocol of Analysis Beta Mark TCR Vβ Repertoire Kit, Beckman Coulter.
  28. Huang L., Betjes M.G.H., Klepper M., Langerak A.W., Baan C.C., Litjens N.H.R. End-Stage Renal Disease Causes Skewing in the TCR Vβ-Repertoire Primarily within CD8+ T Cell Subsets. Front. Immunol. 2017;2017;8:1826. doi: 10.3389/fimmu.2017.01826.
  29. Kusunoki Y., Yamaoka M., Kasagi F., Hayashi T., MacPhee D.G., Kyoizumi S. Long-Lasting Changes in the T-Cell Receptor V Beta Repertoires of CD4 Memory T-Cell Populations in the Peripheral Blood of Radiation-Exposed People. Br. J. Haematol. 2003;122;6:975-984. doi: 10.1046/j.1365-2141.2003.04520.x.
  30. Goulielmaki M., Davanos N., Kogionou P., et al. The Impact of Radiation Therapy on the TCR Vβ Chain Repertoire in Patients with Prostate Cancer. Int. J. Oncol. 2022;60;6:71. doi: 10.3892/ijo.2022.5361.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».