Analytical methods for assessing changes induced by gamma exposure in an animal model

SUMMARY OBJECTIVE: Ionizing radiation can cause radio-induced changes in the cellular metabolome due to the breakdown of DNA bonds. Our goal was to find the early tissue response to radiation exposure supported by distinct analytical methods. METHODS: Histological analyses were performed on the organs extracted from rats to search for microscopic changes. The histological slides stained with hematoxyline-eosin (HE) were analyzed in magnification (40x). Subsequently, the tissues were subjected to mass spectrometry that allowed molecular analysis and DESI-MSI that generated the molecular image of lipids, assessing changes in intensities, especially in the brain. RESULTS: The histological analysis found nonspecific inflammatory changes; no areas of fibrosis, necrosis, or apoptosis were identified, suggesting non-morphological tissue alterations. However, the DESI-MSI images of brain lipids allowed the observation of many radio-induced changes in the lipid's intensities. CONCLUSIONS: No early radio induced histological or mass weight changes in the radiation exposed rats could be observed at 5 Gy. However, early changes in the molecular level were observed in the DESI-MSI images of the brain lipids. The DESI-MSI method proved to be efficient and relevant, allowing a regional molecular analysis of the tissues, expanding a new field of study that is still in its infancy: radiometabolomics.

RESUMO OBJETIVO: Radiação ionizante pode causar alterações no metaboloma celular devido à quebra de ligações no DNA. O objetivo deste trabalho foi evidenciar a resposta aguda tecidual induzida pela exposição da radiação ionizante. MÉTODOS: Análises histológicas foram realizadas nos órgãos extraídos de ratos para análise de alterações microscópicas. As lâminas histológicas coradas com hematoxilina eosina (HE) foram analisadas em aumento (40x). Posteriormente, os tecidos foram submetidos a espectrometria de massa, que permitiu análise molecular e o Desi-MSI que gerou imagem molecular de lipídios, identificando alterações na intensidade, principalmente no cérebro. RESULTADOS: As análises histológicas encontraram alterações inflamatórias inespecíficas, nem áreas de fibrose, necrose ou apoptose, sugerindo ausência de alterações morfológicas. As imagens de lipídios cerebrais obtidas por Desi-MSI permitiram observar as inúmeras alterações na intensidade nas seções teciduais do encéfalo. CONCLUSÕES: Alterações agudas radioinduzidas de massa do órgão e histológicas nos órgãos dos ratos expostos não puderam ser observadas a 5 Gy. Entretanto, mudanças em nível molecular foram observadas nas imagens de Desi-MSI dos lipídios cerebrais. O método Desi-MSI mostrou-se eficiente e relevante, permitindo a análise molecular regi-onal dos tecidos no SNC, expandindo um novo campo de estudo que ainda está em sua infância: a radiometaboloma.

Kinetics of the expressions of radiation-induced plasma proteins of the cardiac territory in electrophoresis / Cinética das expressões de proteínas plasmáticas radioinduzidas do território cardíaco em eletroforese

ABSTRACT Introduction: Radiation induces acute and late alterations in blood proteins. Objective: The present study aims at analyzing in time kinetics the electrophoretic profiles of expression bands of blood protein, in the molecular weight range greater than and equal to that of albumin, modulated by ionizing radiation in the cardiac territory, in animal model. Material and methods: Animals were exposed to a whole-body dose of 5 Gy ionizing radiation (Co-60). Serum samples were collected from isogenic Wistar rats (control and irradiated groups). At a time kinetics of 12, 24, 48, 72, 96 hours and 35 days post-irradiation, thoracolaparotomies were performed with anesthesia, and 0.3 ml of blood was collected between the left ventricle and the pulmonary artery. The samples were held in heparin and their components were separated by centrifugation. Protein bands with similar molecular weight were identified by vertical 10% electrophoresis, silver staining. Results: The findings indicate a systemic acute altered expression of proteins with molecular weight greater than or equal to that of albumin in acrylamide gel, presenting suppression and increased expression due to modulation of preexisting bands, identified in time kinetics. Conclusion: These findings point out to acute alterations of protein expression modulated in time, but also to a late modulation of gene expression.

RESUMO Introdução: A radiação de corpo inteiro induz alterações agudas e tardias no perfil proteico sanguíneo. Objetivo: O presente estudo tem como escopo analisar em cinética de tempo o perfil eletroforético de bandas de expressão das proteínas solúveis do sangue, na faixa de peso molecular superior e igual à albumina, moduladas por radiação ionizante no território cardíaco em modelo animal. Materiais e métodos: Animais foram expostos à radiação de Co-60, em dose de 5 Gy corpo inteiro. Foram coletadas amostras de soro sanguíneo em ratos Wistar isogênicos (no grupo-controle e no irradiado). Em uma cinética de tempo de 12, 24, 48, 72 e 96 horas e 35 dias pós-exposição, foram realizadas toracolaparotomias com anestesia profunda e, posteriormente, foi coletado 0,3 ml de sangue entre ventrículo esquerdo e artéria pulmonar. As amostras foram heparinizadas, sendo, em seguida, separados seus componentes por centrifugação. As bandas proteicas de peso molecular similar foram identificadas por eletroforese vertical a 10%, coradas com prata. Resultados: Os achados indicam alteração aguda sistêmica da expressão das proteínas de peso molecular superior ou igual à albumina em gel de acrilamida, representando supressão e aumento de expressões por meio da modulação de bandas preexistentes identificadas em cinética de tempo. Conclusão: Esses achados apontam tanto para uma alteração aguda modulada no tempo da expressão proteica quanto para uma alteração moderada tardia da expressão gênica.

Avaliaçäo da dose em braquiterapia acoplada à terapia por captura de nêutron por boro / Dosage evaluation in brachytherapy coupled to boron capturing therapy

Este trabalho descreve uma nova técnica radioterapêutica baseada no acoplamento de dois métodos distintos: a braquiterapia, proporcionada pela emissäo de nêutrons e raios gama de fontes mistas discretas colocadas em regiSes intracavitárias do paciente, e a captura neutrônica por boro (BNCT). Com o objetivo de estudar a "performance" do tratamento acoplado, avaliaçöes computacionais säo propostas para quantificar as doses absorvidas. Análises de possíveis fontes geradoras de nêutrons, a saber: fontes mistas discretas, reatores nucleares, aceleradores lineares tipo LINAC e dispositivos de nêutrons frios, säo apresentadas com o intuito de verificar a viabilidade técnica de instalaçäo e uso da terapia de nêutrons em hospitais.