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21 December 2011

El plomo, el arsénico y el cadmio aumentan el riesgo de cáncer de páncreas

Los altos niveles de plomo, arsénico y cadmio aumentan el riesgo de desarrollar cáncer de páncreas, mientras que los de níquel y selenio lo reducen. Es la conclusión a la que llega un estudio de investigadores españoles y estadounidenses publicado hoy en la revista científica Gut. Los investigadores Núria Malats, del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), y Miquel Porta, del Instituto de Investigación Hospital del Mar (IMIM), estudiaron los niveles de 12 elementos en 118 pacientes con cáncer de páncreas y 399 pacientes con otras patologías, todos ellos ingresados en diferentes hospitales españoles.
Los investigadores analizaron la presencia de estos metales en las uñas de los pies. “Las uñas las recogimos entre 1992 y 1995, lo que ilustra lo útiles que son los bancos de muestras biológicas. Tras más de 15 años de almacenamiento, se analizaron en el Dartmouth College de Estados Unidos, y en ellas se detectaron muy altos niveles de metales o elementos como plomo, arsénico, cadmio…”, explica Porta. Los resultados de la comparación de los restos encontrados en las uñas de los pacientes con cáncer y los que no lo padecían acabaron mostrando que los que tenían niveles más altos de plomo presentaban seis veces más riesgo de padecer cáncer de páncreas. En el caso del arsénico y el cadmio, el riesgo se multiplicaba por dos o por tres.

-La principal fuente de exposición es la dieta, aunque también están en el aire y el agua
El análisis también mostró que los individuos con niveles de níquel y selenio altos tenían una probabilidad entre un 33% y un 95% menor de desarrollar un cáncer de páncreas que los que tenían niveles más bajos. No es la primera vez que un estudio científico asocia el selenio con la protección contra determinados tipos de cáncer. Este elemento puede contrarrestar los efectos nocivos del cadmio, el arsénico y el plomo, según algunas investigaciones.
¿Dónde están los elementos nocivos? “Nuestra hipótesis es que la principal fuente de exposición es la dieta, aunque también están en el aire y el agua, y en algunos lugares de trabajo. Eso es lo siguiente que vamos a estudiar”, asegura Porta.
Las uñas, señala Malats, “son una buena matriz biológica donde se acumulan metales por un periodo de tiempo considerable, entre uno y tres años”. La investigadora añade que “el cadmio está presente en el tabaco y en exposiciones ocupacionales, el arsénico en el suelo y agua, y el plomo en contaminación de gasolina y ambiental. El organismo los absorbe de diferente manera, vía respiratoria o digestiva y se almacenan en diferentes tejidos, entre ellos, las uñas”.

-Hasta ahora, solo el tabaco, la obesidad y la diabetes se consideraban factores de riesgo
Este estudio podría tener una aplicación clínica. “Ayudará a hacer prevención primaria, a prevenir la aparición de la enfermedad”, afirma Porta. “Casi todo el mundo se dedica a buscar mejores diagnósticos y tratamientos (con poquísimo éxito), pero pocos a impedir que el mortífero cáncer de páncreas aparezca”, añade. Este tipo de cáncer es poco frecuente pero muy letal. Hasta ahora, solo el tabaco, la obesidad y la diabetes se consideraban factores de riesgo comprobados.
“Los resultados deben replicarse”, explica Malats. “Si se replican, el siguiente paso es probar el efecto protector del selenio, al menos, mediante un ensayo clínico antes de poder administrarlo a población de alto riesgo de desarrollar cáncer de páncreas”.

**Publicado en "EL PAIS"

New device for rapid, mobile detection of brain injury

When accidents that involve traumatic brain injuries occur, a speedy diagnosis followed by the proper treatment can mean the difference between life and death. A research team, led by Jason D. Riley in the Section on Analytical and Functional Biophotonics at the U.S. National Institutes of Health, has created a handheld device capable of quickly detecting brain injuries such as hematomas, which occur when blood vessels become damaged and blood seeps out into surrounding tissues where it can cause significant and dangerous swelling. A paper describing the team's proof-of-concept prototype for the hematoma detection device appears in the Optical Society's (OSA) open-access journal Biomedical Optics Express. The device is based on the concept of using instrumental motion as a signal in near-infrared imaging, according to the researchers, rather than treating it as noise. It relies on a simplified single-source configuration with a dual separation detector array and uses motion as a signal for detecting changes in blood volume in the tough, outermost membrane enveloping the brain and spinal cord.
One of the primary applications for the finished device will be the rapid screening of traumatic brain injury patients before using more expensive and busy CT and MRI imaging techniques. In cases where CT and MRI imaging facilities aren't available, such as battlefields or on the scene of accidents, the team believes near-infrared imaging will help to determine the urgency of patient transport and treatment, as well as provide a means of monitoring known hematomas at the bedside or outpatient clinic.

*Source: Optical Society of America

Alarma entre los científicos por el retraso del Plan Nacional de I+D

Una ola de temor se propagó ayer por la comunidad científica al informar el Gobierno saliente de que se va sin sacar la convocatoria de proyectos de Investigación Fundamental no Orientada del Plan Nacional de I+D+i, auténtica columna vertebral del sistema de ciencia español. También queda pendiente el programa de Formación de Personal Investigador, dirigido a jóvenes que hagan la tesis doctoral.
El Ministerio de Ciencia e Innovación, de Cristina Garmendia, en lo que ha debido ser una de sus últimas actuaciones, envió el lunes una carta a los directores de centro comunicándoles que pasarían al futuro Gobierno la responsabilidad de la convocatoria del plan. La medida ha provocado inquietud, dado que de la financiación de estos proyectos depende la labor de miles de investigadores. En concreto, 5.987 científicos presentaron sus propuestas a la convocatoria del año pasado y 3.350 fueron aprobadas y financiadas, con una cantidad total de 384 millones de euros. De esta cifra, 325 millones son subvenciones del Estado Español y el resto son fondos de la UE, según datos del departamento de Garmendia.
Los proyectos del Plan Nacional son trianuales, por lo que al quedar en el aire -de momento- la convocatoria de este año, resulta afectada aproximadamente una tercera parte de los grupos científicos, tanto en universidades como en centros de investigación. La carta, remitida por la directora general de Investigación y Gestión del Plan Nacional de I+D+i, Montserrat Torné, explicaba a los directores de centro que, desde el punto de vista administrativo, la convocatoria está lista. Sin embargo, "dada la condición de Gobierno en funciones y después de tratar el tema con la comisión de traspasos del Partido Popular, será el Gobierno entrante quien decida su aprobación y publicación". El propio envío de esta misiva, pone en evidencia que la convocatoria es un procedimiento rutinario esperado por toda la comunidad científica en estas fechas. Varios directores de centro consultados por EL PAÍS convocaron ayer reuniones con los investigadores para evaluar la situación y se hicieron eco del nerviosismo reinante en este colectivo.
La convocatoria y resolución de proyectos del Plan Nacional de I+D+i conlleva un complejo sistema de gestión que exige unos 10 meses de trámites desde que se cierra el plazo de solicitudes hasta que se comunica el dictamen a los seleccionados, por lo que resulta complicado absorber los retrasos. En 1996 se saltó la convocatoria, precisamente en el traspaso de poderes y presupuestos del Gobierno de Felipe González al de José María Aznar.
Los científicos financian su labor investigadora con estos programas competitivos que seleccionan a los mejores. Las instituciones públicas, como el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), pagan los sueldos y proporcionan despacho y laboratorio a los investigadores, así como algunos grandes equipos, pero todo el trabajo del laboratorio, aparatos de análisis, personal de apoyo, etcétera, se paga fundamentalmente con cargo a estos proyectos competitivos, en los que tienen que justificar con facturas la utilización de todo el dinero recibido. Los investigadores también buscan otras fuentes de financiación, que puede ser de la UE, de las comunidades autónomas, programas de área (como biomedicina), de contratos con empresas, etcétera. Pero la gran mayoría depende, sobre todo, del Plan Nacional de I+D+i, que es, como dice un investigador, "la savia del árbol de la ciencia española". Cada científico presenta su proyecto, que debe ser revisado y evaluado entre científicos antes de que el Ministerio, tras un plazo de alegaciones, publique el dictamen. La financiación asignada en la convocatoria que se abre en diciembre llega al centro del investigador unos 11 meses más tarde. La que ahora se ha quedado en suspenso debería asignar los fondos (del presupuesto de 2012) para los proyectos que arranquen en enero de 2013.

**Publicado en "EL PAIS"

Hypertension treatment associated with long-term improvement in life expectancy

Patients with systolic hypertension who were treated with the diuretic chlorthalidone for 4.5 years as part of a clinical trial had a significantly lower rate of death and a gain in life expectancy free from cardiovascular death about 20 years later compared to patients who received placebo, according to a study in the December 21 issue of JAMA. "Antihypertensive drug therapy has been shown to decrease nonfatal and fatal cardiovascular events in controlled clinical trials and meta-analyses. However, long-term data on gain in life expectancy are not available," according to background information in the article.
John B. Kostis, M.D., of the UMDNJ-Robert Wood Johnson Medical School, New Brunswick, N.J., and colleagues conducted a study to examine the effect of blood pressure (BP) lowering on long-term outcomes such as life expectancy. The researchers obtained long-term mortality data for participants in the Systolic Hypertension in the Elderly Program (SHEP) trial, which was a randomized, placebo-controlled, clinical trial designed to assess the effect of antihypertensive drug treatment (chlorthalidone) in reducing the risk of stroke in patients with isolated systolic hypertension. Recruitment for SHEP was between March 1985 and January 1988. After the end of a 4.5-year randomized phase of the SHEP trial, all participants were advised to receive active therapy. The time interval between the beginning of recruitment and the ascertainment of death (December 2006) was approximately 22 years (21 years 10 months). Of the 4,736 participants enrolled in the SHEP trial, 2,365 (49.9 percent) were randomized to active treatment therapy and 2,371 (50.1 percent) were randomized to placebo. The average age of participants was 72 years, 57 percent were women, and 14 percent were black.
At the end of follow-up, 2,851 of the 4,736 randomized patients (60.2 percent) had died, with 1,416 deaths (59.9 percent) in the active treatment group and 1,435 deaths (60.5 percent) in the placebo group. The researchers found that both life expectancy and time to the 70th percentile survival at the end of follow-up were longer for the SHEP participants who were randomized to the active group compared with those randomized to the placebo group. Life expectancy gain at 22 years was 158 days for cardiovascular death and 105 days for death from all causes. The gain in life expectancy free from cardiovascular death corresponds with 1 day (0.89 days) gained per month of treatment. For all-cause mortality, the gain in life expectancy from 1 month of antihypertensive drug treatment was estimated at a half day (0.59 days).
The authors also found that the active treatment group was associated with higher survival free from cardiovascular death compared with the placebo group (669 deaths [28.3 percent] vs. 735 deaths [31 percent], respectively).
"Reporting that each month of antihypertensive therapy was associated with 1 day prolongation of life expectancy free from cardiovascular death is a strong message that may result in increased patient adherence to drug therapy and decrease the degree of therapeutic inertia by health care providers," the authors write.

**Source: JAMA and Archives Journals

El 40% de los miembros de seguridad de EEUU tiene algún trastorno del sueño según un estudio

Los policías están 'tocados' de sueño. Una investigación estadounidense con cerca de 5.000 agentes revela la elevada tasa de trastornos del sueño que padece este colectivo, lo que compromete su salud y puede poner en riesgo su seguridad y la de los demás.
Charles Czeisler, de la División de Medicina del Sueño del Hospital Brigham de Mujeres en Boston y autor principal del ensayo, se muestra así de contundente en el último 'Journal of American Medical Association' (JAMA) .
Aún no se ha llevado a cabo ninguna evaluación de este tipo en todos los cuerpos de seguridad de nuestro país. Así lo reconoce a ELMUNDO.es el Sindicato Unificado de Policía (SUP), que admite, no obstante, que "los datos que arroja el estudio son muy similares a los aportados en algunos análisis realizados en la UE".

-En España
Precisamente este colectivo ha solicitado la evaluación de los agentes que trabajan a turnos. "Creemos que tienen un importante impacto en la salud física de los trabajadores. Muchos están con problemas de estómago, insomnio... Pero también afecta a la salud psíquica. Precisamente un policía se suicidó el mes pasado y creemos que detrás de este acto estaba su agotamiento. Trabajaba a turnos, no descansaba lo que aumenta el riesgo de depresión, soledad, pesimismo... Por este motivo enviamos nuestra petición al Congreso, esperamos que a partir del año que viene se lleve a cabo", insisten fuentes del SUP.
Los trastornos del sueño afectan a "entre el 50% y el 70% de los residentes de EEUU. Buena parte de ellos está sin diagnosticar y, en consecuencia, sin tratar, lo que repercute en su salud (hipertensión, enfermedad cardiaca, depresión...), seguridad y rendimiento. Todo ello con importantes consecuencias económicas... Los cambios de horario, que incuben aproximadamente al 10% de los trabajadores nocturnos o con turnos rotativos se asocian con alteraciones sociales, mayores tasas de úlceras gastroduodenales, accidentes laborales y absentismo", reza el ensayo.

-12 años de servicio
Hasta ahora, sin embargo, la "salud, la seguridad y el rendimiento de los policías no han sido estudiados de forma sistemática. Hemos llevado a cabo una investigación con oficiales de EEUU para establecer la relación entre trastornos del sueño y todos los factores señalados", detallan los investigadores.
Czeisler y su equipo han contado con 4.957 policías (la mayoría de ellos, varones) con una media de edad de 38 años y con una estancia media en el servicio de 12.
Los investigadores realizaron cuestionarios a todos los participantes sobre su estado de salud. "Si lo consideraban pobre, bueno, muy bueno o excelente. Además de preguntarles si estaban diagnosticados de algún trastorno del sueño, enfermedad cardiaca, diabetes, trastorno gastrointestinal, depresión o ansiedad", documentan los científicos. Otros aspectos indagados hacen referencia a si conducían con sueño, si tomaban medicación para dormir o bebían alcohol. Además, se les sometió a un cuestionario para establecer si tenían o no síndrome d Burnout ('profesional quemado').
Finalmente, y tras varios test de sueño, 126 de los participantes se sometieron a una polisomnografía, una de las pruebas más comunes para estudiar la calidad del mismo.
Tras analizar los datos mediante varios modelos matemáticos, los científicos encontraron que hasta un 40,4% de los policías padecía al menos un trastorno del sueño. De todos ellos, un 33% dio positivo para la apnea obstructiva, un 6,5% sufría insomnio moderado o grave y un 14%, un trastorno relacionado con los cambios de turno.

-Consecuencias
"Nuestros resultados destacan que aquéllos con problemas de sueño se sentían peor de salud en comparación con los que dormían bien", destacan los investigadores. Asimismo, pasar 'malas noches' se asoció con un mayor riesgo de depresión y de síndrome de Bournout. "Dar positivo en apnea obstructiva se relacionó con más posibilidades de estar diagnosticado de diabetes, enfermedad cardiovascular y un consumo elevado de cafeína", detallan los científicos.
Más datos preocupantes son los que hacen referencia al elevado porcentaje de agentes que 'se sentía dormido durante el día': hasta un 28,5% admitió sufrir somnolencia al volante al menos dos veces al mes. Grave también es el hecho, de que aquéllos que sufrían problemas con 'la almohada', reconocieron cometer más errores administrativos, 'violaban' con más frecuencia normas relativas a la seguridad debido a la fatiga, tenían más ira descontrolada frente a los ciudadanos o sospechosos, habían recibido más quejas de los ciudadanos y presentaban más absentismo laboral.
"Los trastornos del sueño son muy comunes entre la policía y están sin diagnosticar ni tratar... Todo ello se traduce en peor estado de salud, seguridad y menor rendimiento", concluyen los investigadores.
Los problemas a la hora de dormir se correlacionan con "una deficiencia crónica de sueño que acaba por afectar al rendimiento laboral. Asimismo, hay estudios previos que han constatado mediante pruebas de imagen (resonancia magnética) cambios en la amígdala cerebral (encargada del procesamiento y almacenamiento de las reacciones emocionales), lo que podría explicar por qué los agentes con más problemas a la hora de dormir son los que más quejas recibían de los usuarios", documentan los científicos.

-Qué se puede hacer
Ante todos estos datos, los científicos determinan que son necesarias "más investigaciones que determinen qué tipo de prevención, chequeos y programas de tratamiento se deben llevar a cabo en determinados colectivos de trabajadores para reducir el riesgo de trastorno del sueño y todos los problemas derivados de ellos".
De la misma opinión se muestran Michael Grandner y Allan Pack, ambos de la Universidad de Pensilvania (EEUU), en un editorial que acompaña al estudio. "Se necesitan más investigaciones sobre los problemas de sueño en los trabajadores... El estudio, que publica el 'JAMA', es una aportación muy importante sobre las consecuencias para la salud y la seguridad pública que implica la privación de sueño o la falta de tratamiento de los trastornos relacionados con él". documentan.
E insisten: "Como una cuestión pública, el estudio habla de la falta de diagnóstico general y de tratamiento de trastornos del sueño en la población general, con importantes implicaciones para la salud y el funcionamiento. Como una cuestión de seguridad pública, ilustra que el público en general también pueden estar en riesgo cuando las facultades de un policía están mermadas a la hora de desempeñar sus funciones a causa de la falta de sueño o de un trastorno no tratado. Ahora, la pregunta es: ¿Qué harán los departamentos de policía con esta nueva información?".

**Publicado en "EL MUNDO"

Acceder al historial médico es un derecho legal de todos los pacientes

Seguro que esta situación le suena. Usted se presenta en la consulta de su médico de cabecera y, mientras habla con él, el doctor comienza a teclear una página más de su historial médico. Pero ¿se ha preguntado alguna vez qué escribe sobre usted? Éste ha sido el leitmotiv del último reportaje publicado en la revista 'Annals of Internal Medicine'.
Lejos de que esta información pase por ser el 'wikileaks médico', los autores de esta investigación han intentado dar relevancia a un derecho legal de todo paciente: el de consultar cuando quiera su historial clínico. Sin embargo, muchos son los que, quizá por no saber que es un derecho, se quedan con la duda del qué escribirán sobre su salud. Por ello, tres centros médicos de EEUU -el Beth Israel Deaconess Medical Center de Boston (BIDMC), el Geisinger Health System de Pennsylvania y el Harboview Medical Center de Seattle- han puesto en marcha durante un año el llamado 'OpenNote', un proyecto con el que 173 médicos de Atención Primaria dejaban al descubierto las notas médicas de 38.000 pacientes.
Con este plan, el objetivo es que dichos pacientes pudiesen tener acceso a través de internet de aquello que escribía su médico de cabecera tras cada visita. Pero, como en todo, las opiniones tras este año de prueba dependen del ojo con el que se mire.

-¿Entienden lo que escribo?
Aunque en un mundo computerizado ya no exista el problema de la 'letra médica', el mayor contratiempo que señalan todos los médicos que voluntariamente participaron en este proyecto era el de saber si el paciente no se preocuparía en exceso o se confundiría al leer estas notas. El médico de familia del Centro de Salud Rochapea (Pamplona) Juan Simó, explica a ELMUNDO.es estas reticencias: "Cuando escribimos estas notas lo hacemos con terminología médica, ya que están enfocadas a que las podamos revisar nosotros mismos u otro médicos", comenta. "Esto lo hacemos así porque suele servir para uso interno y así somos más precisos que cuando tenemos que explicar de forma no especializada a la persona qué es lo que le pasa".
Así, aunque la idea le parece buena, no cree que el camino sea sencillo. "Si se implantara esto en España sería bueno pero a largo plazo", confiesa el doctor Simó. "Ayudaría a mejorar la comunicación médico-paciente tratándole de tú a tú en vez que de forma más 'paternalista'", añade. Sin embargo, y como los médicos estadounidenses que han participado en el estudio, a corto plazo puede traer más inconvenientes que beneficios.
"Es un tema delicado ya que, por poner un ejemplo, si sospecho que uno de mis pacientes puede desarrollar un cáncer pero todavía se necesitan hacer más pruebas, al llegar a su casa y ver escrito de forma técnica que hay dichas sospechas, se puede asustar más. Esta situación no es la ideal. Por otra parte hay que saber si se tendría acceso a todo el historial. Hay una parte que no pueden ver ni pacientes ni otros médicos y suelen ser nuestras opiniones subjetivas", explica el doctor Simó.
Pero hay más. Tanto los médicos que decidieron participar en el proyecto, como los que se negaron afirmaron que, de hacerse obligatoria esta medida, se demoraría la atención a cada paciente que pidiese explicaciones ante los términos clínicos y, al final, esta información perdería rigor al ser escrita con menos franqueza, asegura en su estudio Jan Walker, miembro de Medicina General y Atención Primaria del BIDMC.

-Veamos qué pone
Sin embargo, la otra cara de la opinión está en los pacientes. "El 90% de los que participaron en el estudio se muestra favorable a esta disponibilidad sobre lo que escriben sus médicos", asegura el doctor Walker. "Es más, otro 90% piensa que mejoraría la atención recibida y cuatro de cada cinco pacientes cree que ayudarían a cuidarse mejor a sí mismos", añade.
"Esto no tiene nada que ver con la atención", comenta el doctor Simó. "No depende de la visibilidad de las notas, es más, realmente sólo el 10% de lo que se escribimos y conforma el historial clínico es realmente valioso, lo demás son pruebas concretas, datos sobre cómo se encuentra el paciente en una fecha concreta, pero que puede variar completamente al día siguiente y muchas repeticiones. En lo que puede ayudar realmente es que el paciente se involucre más en la realidad de su estado", comenta.
Pero parece que para los que tienen que visitar a su médico esto ya sería todo un paso. Así se desprende de las declaraciones recogidas de muchos de los pacientes: "Dejamos todo a los médicos y creo que teniendo acceso a estas notas podemos tomar un poco más de control. Esto es importante", asegura uno de los participantes.
Ahora, finalizado el año para desarrollar el proyecto, todavía quedan muchos interrogantes en el aire: ¿Cuánta gente y cuántas veces visitaron sus resultados? ¿Ha influido en algo? "En mi caso, cuando alguien viene a la consulta y yo me pongo a escribir, lo hago dirigiendo la pantalla del ordenador hacia esa persona para que lea lo que quiera. Sin embargo, la realidad es que poco les importa y son muy pocos y sólo por motivos burocráticos los que se interesan por lo que escribes. Lo que le importa a un paciente de verdad son las pruebas y lo que el médico les dice", señala el doctor Simó.

**Publicado en "EL MUNDO"

New take on impacts of low dose radiation



Researchers with the U.S. Department of Energy (DOE)'s Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), through a combination of time-lapse live imaging and mathematical modeling of a special line of human breast cells, have found evidence to suggest that for low dose levels of ionizing radiation, cancer risks may not be directly proportional to dose. This contradicts the standard model for predicting biological damage from ionizing radiation -- the linear-no-threshold hypothesis or LNT -- which holds that risk is directly proportional to dose at all levels of irradiation. "Our data show that at lower doses of ionizing radiation, DNA repair mechanisms work much better than at higher doses," says Mina Bissell, a breast cancer researcher with Berkeley Lab's Life Sciences Division. "This non-linear DNA damage response casts doubt on the general assumption that any amount of ionizing radiation is harmful and additive."
Bissell was part of a study led by Sylvain Costes, a biophysicist also with Berkeley Lab's Life Sciences Division, in which DNA damage response to low dose radiation was characterized simultaneously across both time and dose levels. This was done by measuring the number of RIF, for "radiation induced foci," which are aggregations of proteins that repair double strand breaks, meaning the DNA double helix is completely severed.
Berkeley Lab biophysicist Sylvain Costes is generating 3D time lapse of DNA repair centers in human cells to understand better how cancer may arise from DNA damage. (Photo by Roy Kaltschmidt, Berkeley Lab)
"We hypothesize that contrary to what has long been thought, double strand breaks are not static entities but will rapidly cluster into preferred regions of the nucleus we call DNA repair centers as radiation exposure increases," says Costes. "As a result of this clustering, a single RIF may reflect a center where multiple double strand breaks are rejoined. Such multiple repair activity increases the risks of broken DNA strands being incorrectly rejoined and that can lead to cancer."
Costes and Bissell have published the results of their study in the Proceedings of the National Academy of Sciences. Also co-authoring the paper were Teresa Neumaier, Joel Swenson, Christopher Pham, Aris Polyzos, Alvin Lo, PoAn Yang, Jane Dyball, Aroumougame Asaithamby, David Chen and Stefan Thalhammer.
The authors believe their study to be the first to report the clustering of DNA double strand breaks and the formation of DNA repair centers in human cells. The movement of the double strand breaks across relatively large distances of up to two microns led to more intensely active but fewer RIF. For example, 15 RIF per gray (Gy) were observed after exposure to two Gy of radiation, compared to approximately 64 RIF/Gy after exposure to 0.1Gy. One Gy equals one joule of ionizing radiation energy absorbed per kilogram of human tissue. A typical mammogram exposes a patient to about 0.01Gy.
Corresponding author Costes says the DNA repair centers may be a logical product of evolution.
"Humans evolved in an environment with very low levels of ionizing radiation, which makes it unlikely that a cell would suffer more than one double strand break at any given time," he says. "A DNA repair center would seem to be an optimal way to deal with such sparse damage. It is like taking a broken car to a garage where all the equipment for repairs is available rather than to a random location with limited resources."
However, when cells are exposed to ionizing radiation doses large enough to cause multiple double strand breaks at once, DNA repair centers become overwhelmed and the number of incorrect rejoinings of double strand breaks increases.
"It is the same as when dozens of broken cars are brought to the same garage at once, the quality of repair is likely to suffer," Costes says.
The link between exposure to ionizing radiation and DNA damage that can give rise to cancerous cells is well-established. However, the standards for cancer risks have been based on data collected from survivors of the atomic bomb blasts in Japan during World War II. The LNT model was developed to extrapolate low dose cancer risk from high dose exposure because changes in cancer incidence following low dose irradiation are too small to be measurable. Extrapolation was done on a linear scale in accordance with certain assumptions and the laws of physics.
"Assuming that the human genome is a target of constant size, physics predicts DNA damage response will be proportional to dose leading to a linear scale," Costes explains. "Epidemiological data from the survivors of the atomic bombs was found to be in agreement with this hypothesis and showed that cancer incidence increases with an increase in ionizing radiation dose above 0.1 Gy. Below such dose, the picture is not clear."
Previous studies failed to detect the clustering of double break strands and the formation of DNA repair centers because they were based on single-time or single-dose measurements of RIF at a discrete time after the initial exposure to ionizing radiation. This yields a net number of RIF that does not account for RIF that have not yet appeared or RIF that have already made repairs and disappeared. The time-lapse imaging used by Costes, Bissell and their co-authors showed that RIF formation continues to occur well beyond the initial radiation exposure and after earlier repair issues have been resolved. Time-lapse imaging also indicates that double strand break clustering takes place before any RIF are formed.
"We hypothesize that double strand break clustering occurs rapidly after exposure to ionizing radiation and that RIF formation reflects the repair machinery put in place around a single cluster of double strand breaks," Costes says. "Our results provide a more accurate model of RIF dose response, and underscore fundamental concerns about static image data analysis in the dynamic environment of the living cell."
Previous studies also mostly involved fibroblast cells whereas Costes, Bissell and their colleagues examined epithelial cells, specifically an immortalized human breast cell line known as MCF10A, which has a much higher background of RIF than fibroblasts, even without ionizing irradiation. To compensate for this higher background, Costes developed a mathematical method that enables background to be corrected for on a per- nucleus basis in unirradiated cells. Still the use of a special line of immortalized breast cells is an issue that Costes and his colleagues plan to address.
"We are now looking at primary breast epithelial cells that have been removed from healthy donors to determine if our results are repeated beyond just a single cell line and under more realistic physiological conditions," Costes says. "We'd also like to know if our findings hold true for fibroblasts as well as epithelial cells. Also, we'd like to know if double strand break clustering is the result of a random coalescence or if there is an active transport mechanism that moves these double strand breaks towards pre-existing DNA repair centers."
Working in collaboration with Rafael Gomez-Sjoberg of Berkeley Lab's Engineering Division, Costes and his group are also developing a special microfluidics lab-on-a-chip device that is integrated into an X-ray microbeam.



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