Expression of cell cycle genes among the residents of settlements along the Techa River exposed to ionizing radiation in utero

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: The period of intrauterine development is highly susceptible to the effects of ionizing radiation. While the consequences of radiation exposure during pregnancy are not yet fully understood, it is believed that individuals exposed to ionizing radiation in utero are at a greater risk of long-term health consequences.

AIM: To analyze the expression of mRNA of cell cycle genes (TP53, MDM2, CDKN1A, ATM) in individuals exposed during intrauterine development to chronic radiation exposure after the Techa River accident.

MATERIAL AND METHODS: The study was conducted over 60–70 years after the onset of chronic radiation exposure in a group of 170 individuals. Among them, 54 individuals were exposed to radiation during both prenatal and postnatal periods of development, while 80 individuals were exposed to chronic radiation after birth. The comparison group consisted of 36 individuals living in similar socio-economic conditions, with a lifetime cumulative dose of red bone marrow radiation not exceeding 70 mGy.

RESULTS: Individuals residing in coastal villages along the Techa River, who were exposed to radiation during both the prenatal and postnatal stages of development, experience a reduction in the relative mRNA content of the MDM2 and CDKN1A genes compared to the control group and individuals who were exposed to chronic radiation after birth. The results of the correlation analysis indicate that there is no association between changes in mRNA expression of the studied genes and the accumulated absorbed dose of intrauterine and postnatal exposure of red bone marrow.

CONCLUSION: The reduced transcriptional activity of the MDM2 and CDKN1A genes in individuals exposed to chronic radiation in utero may play a role in the development of long-term effects of radiation exposure in humans.

About the authors

Vladislav S. Nikiforov

Urals Research Center for Radiation Medicine; Chelyabinsk state University

Email: nikiforovx@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6685-1823
SPIN-code: 1073-1507

Cand. Sci. (Biol.) research associate, associate professor
Russian Federation, Chelyabinsk; Chelyabinsk

Evgeniya A. Blinova

Urals Research Center for Radiation Medicine; Chelyabinsk state University

Email: blinova@urcrm.ru
ORCID iD: 0000-0002-2567-7945
SPIN-code: 8964-2316

Cand. Sci. (Biol.), associate professor

Russian Federation, Chelyabinsk; Chelyabinsk

Alexander V. Akleyev

Urals Research Center for Radiation Medicine; Chelyabinsk state University

Author for correspondence.
Email: akleyev@urcrm.ru
ORCID iD: 0000-0003-2583-5808
SPIN-code: 3419-6671

MD, Dr. Sci. (Med.), professor

Russian Federation, Chelyabinsk; Chelyabinsk

References

  1. Howell EK, Gaschak SP, Griffith KD, Rodgers BE. Radioadaptive response following in utero low-dose irradiation. Radiation Research. 2013;179(1):29–37. doi: 10.1667/RR3029.1
  2. Doll R, Wakeford R. Risk of childhood cancer from fetal irradiation. The British Journal of Radiology. 1997;70:130–139. doi: 10.1259/bjr.70.830.9135438
  3. Miller RW. Effects of prenatal exposure to ionizing radiation. Health Physics. 1990;59(1): 57–61. doi: 10.1097/00004032-199007000-00006
  4. Mikhailova GF. The comparative analysis of unstable and stable chromosomal aberrations in persons exposed in utero in the course of different prenatal periods as a result of Chernobyl Accident. Radiation & Risk. Bulletin of the National Radiation and Epidemiological Registry. 2006;15(3–4):157–163.
  5. Akhmadullina YuR, Vozilova AV, Akleyev AV. Study of The DNA Damage in Peripheral Blood Lymphocytes Using Micronucleus Test in Residents of The Techa Riverside Villages Who Were Chronically Exposed in Utero and Postnatally. Russian Journal of Genetics. 2020;56(4):481–487. doi: 10.1134/S102279542004002X
  6. Kodintseva EA, Akleyev AA, Blinova ЕA, Akleyev AV. Cytokine Profile in The Subjects After Long-Term in Utero and Postnatal Exposure to Chronic Irradiation. Russian Journal of Immunology / Rossiyskiy Immunologicheskiy Zhurnal. 2021;24(2):275–282. doi: 10.46235/1028-7221-1005-CPI
  7. Bateson P, Barker D, Clutton-Brock T, et al. Developmental plasticity and human health. Nature. 2004;430(6998):419–421. doi: 10.1038/nature02725
  8. Bakshi MV, Azimzadeh O, Merl-Pham J, et al. In-Utero Low-Dose Irradiation Leads to Persistent Alterations in the Mouse Heart Proteome. PLOS One. 2016;11(6):e0156952. doi: 10.1371/journal.pone.0156952
  9. Virbasius JV, Czech MP. Map4k4 Signaling Nodes in Metabolic and Cardiovascular Diseases. Trends in Endocrinology & Metabolism. 2016;27(7):484–492. doi: 10.1016/j.tem.2016.04.006
  10. Gao X, Gao C, Liu G. Hu J. MAP4K4: an emerging therapeutic target in cancer. Cell & Bioscience. 2016;6:56. doi: 10.1186/s13578-016-0121-7
  11. Bolaris S, Bozas E, Benekou A, et al. In utero radiation-induced apoptosis and p53 gene expression in the developing rat brain. International Journal of Radiation Biology. 2001;77(1):71–81. doi: 10.1080/095530001453131
  12. Ferrer I, Olive M, Blanco R, et al. Selective c-Jun overexpression is associated with ionizing radiation-induced apoptosis in the developing cerebellum of the rat. Brain research. Molecular brain research. 1996;38(1):91–100. doi: 10.1016/0169-328x(95)00334-o
  13. Degteva MO, Napier BA, Tolstykh EI, et al. Individual Dose Distribution in Cohort of People Exposed as a Result of Radioactive Contamination of the Techa River. Medical Radiology and Radiation Safety. 2019;64(3):46–53. doi: 10.12737/article_5cf2364cb49523.98590475
  14. Shagina NB, Fell TP, Tolstykh EI, et al. Strontium biokinetic model for the pregnant woman and fetus: application to Techa River studies. Journal of Radiological Protection. 2015;35(3):659–676. doi: 10.1088/0952-4746/35/3/659
  15. Maynard MR, Shagina NB, Tolstykh EI, et al. Fetal organ dosimetry for the Techa River and Ozyorsk offspring cohorts, part 1: Urals-based series of fetal computational phantoms. Radiation and Environmental Biophysics. 2015;54(1):37–46. doi: 10.1007/s00411-014-0571-4
  16. Livak KJ, Schmittgen TD. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-Delta Delta C(T)) Method. Methods. 2001;25(4):402–408. doi: 10.1006/meth.2001.1262
  17. Zhao Y, Yu H, Hu W. The regulation of MDM2 oncogene and its impact on human cancers. Acta Biochimica et Biophysica Sinica. 2014;46(3):180–189. doi: 10.1093/abbs/gmt147
  18. Zhang R, Wang H. MDM2 oncogene as a novel target for human cancer therapy. Current Pharmaceutical Design. 2000;6(4):393–416. doi: 10.2174/1381612003400911
  19. Cazzalini O, Scovassi AI, Savio M, et al. Multiple roles of the cell cycle inhibitor p21(CDKN1A) in the DNA damage response. Mutation Reserch. 2010;704(1–3):12–20. doi: 10.1016/j.mrrev.2010.01.009
  20. Fisk HA, Thomas JL, Nguyen TB. Breaking Bad: Uncoupling of Modularity in Centriole Biogenesis and the Generation of Excess Centrioles in Cancer. Results and Problems in Cell Differentiation. 2019;67:391–411. doi: 10.1007/978-3-030-23173-6_17
  21. Kreis NN, Friemel A, Zimmer B, et al. Mitotic p21Cip1/CDKN1A is regulated by cyclin-dependent kinase 1 phosphorylation. Oncotarget. 2016;7(31):50215–50228. doi: 10.18632/oncotarget.10330
  22. Markina TN, Akleyev AV, Veremeyeva GA. Proliferative activity and cell cycle of peripheral blood lymphocytes (pbl) at late time after chronic radiation exposure in man. Radiation & Risk. Bulletin of the National Radiation and Epidemiological Registry. 2011;20(1):50–58.
  23. Besson A, Dowdy SF, Roberts JM. CDK inhibitors: cell cycle regulators and beyond. Developmental Cell. 2008;14(2):159–169. doi: 10.1016/j.devcel.2008.01.013
  24. Spainhour JC, Lim HS, Yi SV, Qiu P. Correlation Patterns Between DNA Methylation and Gene Expression in The Cancer Genome Atlas. Cancer Informatics. 2019;18:1176935119828776. doi: 10.1177/1176935119828776
  25. Ignatieva EV, Matrosova EA. Disease-associated genetic variants in the regulatory regions of human genes: mechanisms of action on transcription and genomic resources for dissecting these mechanisms. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2021;25(1):18–29. doi: 10.18699/VJ21.003

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Relative mRNA level in individuals chronically exposed to radiaiton in different periods of ontogenesis; P-values were calculated using Mann–Whitney U-test: a — TP53; b — ATM; c — MDM2; d — CDKN1A. 1 — control group; 2 — in utero and postnatal exposed; 3 — only postnatal exposed.

Download (73KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


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».