Kontakt 2007, 9(2):378-386 | DOI: 10.32725/kont.2007.058

Haemopoietic stem cells in radiobiological experimentBiomedicine

Pavel Kuna
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zdravotně sociální fakulta, katedra radiologie a toxikologie

Haemopoietic stem cells serve quantitative evaluation of post-irradiation damage in mammals since 1961, when the method of spleen endogenous and exogenous colonies was described by Till and McCulloch in mice.
Vacek et al. (1975) made possible extension of this method for experiment on young rats (of 4 to 5 weeks of age). The rat-donors, as well as rat-acceptors were of this young age. The stem cells in the body of rat-donors were tested after exposure to a dose of 3.5 Gy and after effects of radioprotectors, which were administered before the exposure of the rats to gamma-radiation. By whole body irradiation of rat-acceptors with a dose of 5-5.5 Gy before the transplantation, their own haemopoietic stem cells were destroyed. In this way, conditions were established for testing donor haemopoietic stem cells. The scheme of the process of the exogenous colony formation in young rats is the same as in mice in the scheme by Kalina (1982) shown in Fig. 4.
The observation of exogenous spleen colonies on the 11th to 12th days after the transplantation of the donor allogenic bone marrow to young rat-acceptors irradiated 2 h before this with a dose of 5-5.5 Gy and further described methods were chosen for the analysis of radioprotective effects of cystamine, AET (aminoethylisothiouronium), serotonine (5-hydroxytryptamine) and mexamine (5-methoxytryptamine). All the rats were exposed to 60Co gamma rays from the Chisotron (Chirana) radiation source. Each radioprotector, which was administered i.p. to rat-donors 15 min before the whole body exposure to a dose of 3.5 Gy, significantly increased numbers of colony forming units in the bone marrow of femora. Cystamine significantly increased the survival of lethally irradiated young rats (4-12 Gy) according to comparison of values LD50/30 with corresponding values of the dose reduction factor (DRF) 1.27-1.39. Mexamine did not improve the survival of lethally irradiated young rats.
The results support a concept that the survival of young rats after the exposure to a dose inducing the bone marrow form of the acute post-irradiation syndrome is dependent not only on the number of well protected haemopoietic stem cells. Further results are prepared for explanation of mechanisms of the efficacy of different chemical radioprotectors.

Keywords: Haemopoietic stem cells; bone marrow post-irradiation syndrome; chemical radioprotectors; radiobiological experiment

Received: September 13, 2007; Accepted: November 5, 2007; Published: December 21, 2007  Show citation

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago Chicago Notes IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Kuna P. Haemopoietic stem cells in radiobiological experiment. Kontakt. 2007;9(2):378-386. doi: 10.32725/kont.2007.058.
Share...
Download citation
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Open full article

    References

    1. BACQ, Z. M., ALEXANDER, P.: Fundamentals of radiobiology. Second edition. Oxford-London-New York-Paris: Pergamon Press. 1961.
    2. BARANOV, A., GALE, R. P., GUSKOVA, A.: Bone marrow transplantation after the Chernobyl nuclear accident. N. Engl. J. Med., 1987. Vol. 321, s. 205-212. Go to original source... Go to PubMed...
    3. BLÁHA, M. et al.: Podpůrná léčba útlumů krvetvorby. 1. vyd. Druhá část, Praha: Naše vojsko, 1986. s. 179-380.
    4. BOND, V.P., FLIEDNER, T.M., ARCHAMBEAU, J.O.: Mammalian radiation letality. A disturbance in cellular kinetics. New York and London: Academic Press, 1965.
    5. BUTOMO, N.V.: Transplantacija kostnogo mozga při lučevych poraženijach. Leningrad: Medicina, 1970. s. 192.
    6. BUTOMO, N.V. et al.: Osnovy medicinskoj radiobiologiiji. Sankt-Petěrburg: Foliant, 2004. s. 382.
    7. DIENSTBIER, Z, ARIENT, M. a kol.: Experimentální radiační syndrom. 1. vyd. Praha: Státní zdravotnické nakladatelství, 1996. s. 304.
    8. DOSTÁL, M.: Akutní toxické a radioprotektivní účinky cystaminu kombinovaného s AET nebo se serotoninem. In: Sborn. věd. prací VLVDÚ JEP, 1969. Vol. 43, s. 93-185. Go to original source...
    9. DOSTÁL, M.: The protective effect of cystamine, AET, serotonin and mexamine against fractionated lehal gamma-irradiation. In: Radiation protection and sensitization. Ed. H. L. Moroson and M. Quintiliani, London: Tailor and Francis, 1970. s. 349-353.
    10. FILIP, S., MOKRÝ, J., HRUŠKA, I.: Kmenové buňky. Biologie, medicína, filozofie. 1. vyd., Praha: Galén, 2006. s. 223.
    11. FILIP, S., DELEJ, B., KUNA, P.: Radioprotektivný účinok cystaminu u myší lokálne ožiarených v oblasti hlavy. Biologia, Bratislava, 1985. Vol. 40, s. 319-326. Go to original source... Go to PubMed...
    12. GALE, R.P., BUTURINI, A., BARANOV, A.: Radiation accidents: primum non nocere. Bone marrow transplantation, 1993. Vol. 11, s. 421-424. Go to PubMed...
    13. HERČÍK, F. et al.: Radiobiologické metody. 1. vyd. Praha: Academia, 1966. s. 296.
    14. HOFER, M., POSPÍŠIL, M.: Clinically available drugs as potential curative means for treatment of radiation-induced myelosppression. In: Fundamentals for the Assessement of Risk from Environmental Radiation. C. Baumstar-Khan et al. (eds.). Kluwer Academic Publisher: The Netherlands 1999. s. 421-426. Go to original source...
    15. HOFER, M., POSPÍŠIL, M., PIPALOVÁ, I.: Radioprotective properties of flurbiprofen. Foia. biol. Praha, 1996. Vol. 42, s. 267-269.
    16. HOFER, M. et al.: Meloxicam, a cyclooxygenase 2 inhibitor, supports hematopoietic recovery in gamma-irradiated mice. Radiat. Res., 2006. Vol. 166, s. 556-560. Go to original source... Go to PubMed...
    17. JUCHELKOVÁ, L., HOFER, M., POSPÍŠIL, M., PIPALOVÁ, I.: Radioprotective effect of flurbiprofen and its nitroderivative. Physiol. Res., 1998. Vol. 47, s. 73-80.
    18. KALINA, I.: Cytologické a cytogenetické zmeny krvotvorby pri chronickom ožarovaní. 1. vyd., Bratislava: Veda, 1982. s. 144.
    19. KUNA, P.: Influence of atropine on cystamine effects in rats: radioprotection of hemopoietic stem cells in vivo. Radiobiol. Radiother, Berlin, 1978. Vol. 19, s. 361-364.
    20. KUNA, P.: Vliv diazepamu na účinky cystaminu: Toxicita a radioprotektivní účinnost. Voj. zdrav. Listy, 1981. Vol. 50, s. 23-31.
    21. KUNA, P.: Protection of hemopoietic tissues in whole body gamma irradiated mice by cystamine given intramuscularly. Radiobiol. Radiother, Berlin, 1981a. Vol. 22, s. 315-317.
    22. KUNA, P.: Korelace mezi přežitím a ochranou krvetvorby mexaminem u celotělově gama ozářených mladých krys. In: Sborn. věd. prací VLVDÚ JEP, Hradec Králové, 1982. Vol. 90, s 23-43.
    23. KUNA, P.: Chemická ochrana kmenových buněk krvetvorby krys před radiačním poškozením. In: Sborn. věd. prací VLVDÚ JEP, Hradec Králové, 1983. Vol. 93, s. 75-107.
    24. KUNA, P.: Radioprotection of small intestine and spleen hemopoiesis by gammaphos (WR-2721) or cystamine in whole body gamma irradiated mice. Biológia, Bratislava, 1983a. Vol. 38, s. 273-282.
    25. KUNA, P.: Význam parasympatické aktivace v radioprotektivním účinku cystaminu. Voj. zdrav. Listy, 1983c. Vol. 52, s. 241-249.
    26. KUNA, P.: Chemická radioprotekce. 1. vyd., Praha: Avicenum, 1985. Babákova sbírka č. 72, s. 148.
    27. KUNA, P.: Ochranný účinek cystaminu a gamafosu při vlivu gama záření a neutronů na savčí organismus. Doktorská disertační práce. Hradec Králové: Vojenský lékařský výzkumný a doškolovací ústav J. E. Purkyně. 1985, s. 318.
    28. KUNA, P.: Chimičeskaja radiozaščita. Moskva: Medicina, 1989. s. 190.
    29. KUNA, P.: Chemické radioprotektivní látky: Minulost, současnost a budoucnost. Kontakt, České Budějovice: JU ZSF 2006. Vol. 8, s. 112-122. Go to original source...
    30. KUNA, P., NAVRÁTIL, L., SINGER, J.: Amifostine (WR-2721) as a radioprotector for the emergency workers. In: Current problems of radiation research (Eds. Grodzinsky, D. and Dmitriev, A.) National Academy of Science of Ukraine, Institute of Cell Biology and Genetic Enginnering, Kyiv, 2007. s. 211-223.
    31. KUNA, P., PETÝREK, P., DOSTÁL, M.: Influence of atropine on radioprotective and toxic effects of cystamine in mice. Radiobiol. Radiother, Berlin, 1978. Vol. 5, s. 593-598.
    32. KUNA, P., VODIČKA, I.: Blod flow and oxygen tension in the spleen of rats following cystamine, AET, serotonin and mexamine. Acta biol. med. germ., 1973. Vol. 31, s. 893-896.
    33. KUNA, P., VODIČKA, I., DOSTÁL, M.: Radioprotective and hemodynamic effects of 5-methoxytryptamine following different route of its administration i rats. Radiobiol. Radiother, Berlin, 1983. Vol. 24, s. 365-376.
    34. KUNA, P. et al.: Radioprotective and hemodynamic effects of WR-2721 and cystamine in rats: Time course studies. Neoplasma, 1983d. Vol. 30, s. 349-357.
    35. KUNA, P. et al.: Radioprotective effects of amifostine (WR-2721) or cystamine on radiation damage and its repair in rats whole body irradiated to fission neutrons. Acta medica, Hradec Králové, 2004. Vol. 47, s. 19-23. Go to original source...
    36. KUNA, P. et al.: Acute toxicity and radioprotective effects of amifostine (WR-2721) or cystamine in single whole body fission neutrons irradiated rats. J. appl. Biomed., 2004a. Vol. 2, s. 43-49. Go to original source...
    37. LAMPROGLOU, I. et al.: Radiation-induced cognitive dysfunction: The protective effect of Ethyol in young rats. Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys., 2003. Vol. 57, s. 1109-1115. Go to original source... Go to PubMed...
    38. LEGEZA, V.I. et al.: Citokiny kak sredstva ranněj patogenětičeskoj těrapiji radiacionnych poraženij. Effektivnosť i mechanizm dějstvija. Radiac. biologija.Radioekologija, 2000. Vol. 40, no. 4, s. 420-424.
    39. MATHÉ, G., JAMMET, H., PENDIC, B.: Transfusions et greffes de moelle osseuse homologue chez de humains irradiés a haute dause accidetellement. Rev. Franciase Etudes Clin. Biol., 1959. Vol. 4, s. 226-235.
    40. MAZÁK, J. et al.: Nemoc z ozáření. 1. vyd., Praha: Naše vojsko, 1962. s. 164.
    41. MRÁZ, J.: Pokusná léčba akutní nemoci z ozáření homologií kostní dření a antibiotiky. Habilitační práce. Hradec Králové: Vojenský lékařský výzkumný a doškolovací ústav J. E. Purkyně, 1964, s. 59.
    42. MRÁZ, J., ŠMÍD, A., MORÁVEK, F.: Pokusná léčba akutní nemoci z ozáření z ozáření u krys s homologní kostní dření. In: Sborn. věd. prací VLVDÚ JEP, Hradec Králové, 1963. Vol. 4, s. 9-26.
    43. NEUWIRT, J., NEČAS, E.: Kmenové buňky a krevní choroby, 1. vyd., Praha: Avicenum, 1981, s. 224.
    44. NOVÁK, L. et al.: The time course of the radioprotective effect and the formation of endogenous colonies of haemopoietic cells in mouse spleen following the administration of sodium fluoroacetate. Fol. biol., Praha, 1974. Vol. 20, s. 277-282.
    45. PETÝREK, P.: Vliv aplikace Superanabolonu Spofa na regeneraci krvetvorby ozářených myší. In: Sborn. věd. prací VLVDÚ JEP, Hradec Králové, 1979. Vol. 80, s. 3-21.
    46. PETÝREK, P., MRÁZ, J.: Therapeutic effect in lethally irradiated mice of cel fractions obtained by gradient centrifugation of spleen homogenate in bovine serum albumin. Folia biol., Praha, 1972. Vol.18, s. 36-41. Go to PubMed...
    47. PETÝREK, P., MRÁZ, J.: Posouzení účinnosti dělení buněk krvetvorných tkání centrifugací pro získání frakce kmenových buněk krvetvorby. In: Sborn. věd. prací VLVDÚ JEP, Hradec Králové, 1976. Vol. 71, s. 67-76.
    48. PETÝREK, P., MRÁZ, J.: Vliv in vitro ozáření na kmenové a imunokompetentní buňky transplantátu a jejich schopnost vyvolat reakci štěpu proti příjemci. In: Sborn. věd. prací VLVDÚ JEP, Hradec Králové, 1976a. Vol. 71, s. 77-91.
    49. PETÝREK, P., ŠPELDA, S.: Studium využití chinolonu při prevenci a léčbě septických komplikací radiačního poškození. In: Sborn. věd. prací VLA JEP, Hradec Králové, 1994. Vol. 119, s. 3-51.
    50. POSPÍŠIL, J. et al.: Postradiation haemorrhagic syndrome. Acta Univ. Carol. Med. Monographia CXIX, 1987. 189 s.
    51. POSPÍŠIL, M. et al.: N6-Cyclopentyladenosine inhibits proliferation of murine haematopoietic progenitor cells in vivo. Europ. J. Pharmacol., 2005. Vol. 507, s. 1-6. Go to original source... Go to PubMed...
    52. PUGAČEVA, T. N., OVAKIMOV, V. G., JARMONĚNKO, S. P.: Količestvěnnaja ocelka zašity kostnogo mozga myšej při razdělnom i kombinirovannom primeněniji radioprotěktorov. Radiobiologija, 1973. Vol. 13, s. 611-614.
    53. ROTH, J. et al.: Statistické metody v experimentální medicíně. 1. vyd. Praha: Státní zdravotnické nakladatelství, 1962. s. 589.
    54. TILL, J. E., McCULLOCH, E. A.: A direct measurement of the radiation sensitivity of normal mouse bone-marrow cells. Radiat. Res., 1961. Vol. 14, s. 213-222. Go to original source... Go to PubMed...
    55. TILL, J. E., McCULLOCH, E.A.: Early repair processes in marrow cells irradiated and proliferating, Radiat. Res., 1963. Vol. 18, s. 96-105. Go to original source... Go to PubMed...
    56. TKADLEČEK, L., JURÁŠKOVÁ, V.: Kmenové buńky krvetvorby v kostní dřeni myší a jejich ochrana radioprotektivními látkami. In: Sborn. věd. prací VLVDÚ JEP, Hradec Králové, 1967. Vol. 26, s. 87-124.
    57. TKADLEČEK, L., JURÁŠKOVÁ, V.: Protective effect of cystamine and AET given at various intervals before irradiation. Nature, 1967. Vol. 213, s. 1267-1268. Go to original source...
    58. TRAWIS, E.L., MAO-ZHONG FANG, BASIC, I.: Protection of mouse bone marrow by WR-2721 after fractionated irradiation. Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys., 1988. Vol. 15, s. 377-382. Go to original source... Go to PubMed...
    59. VACEK, A. et al.: Role of the route of administration of 5-methoxytryptamine in its protective effects on the haematopoietic stem cells of irradiated mice. Strahlentherapie, 1972. Vol. 143, s. 677-685. Go to PubMed...
    60. VACEK, A. et al.: The role of G-CSF and IL-6 in the granulopoiesis-stimulating acitivity of murine blood serum induced by peroraly administered uktrafiltred pig leukocyte extrakt, IMUNOR®. Internat. Immunopharmacol., 2007. Vol. 7, s. 656-661. Go to original source... Go to PubMed...
    61. VACEK, A., BARTONÍČKOVÁ, A., TKADLEČEK, L.: Age dependence of the number of the stem cells in haemopoietic tissue of rats. Cell Tissue kinet., 1976. Vol. 9, s. 1-8. Go to original source... Go to PubMed...
    62. VACEK, A., RAKOVÁ, A. DRUZHININ, J. P.: Early changes in the number of haemopoietic stem cells in irradiated young rats. Fol. Biol., Praha, 1975. Vol. 21, s. 199-202.
    63. VACEK, A., ŠIKULOVÁ, J., RAKOVÁ, A.: Protective effect of mixture of radioprotector substances (mexamine and cystamine) on the haematopoietic stem cells of mice. Strahlentherapie, 1975. Vol. 150, s. 336-343. Go to PubMed...
    64. VÁVROVÁ, J.: Radioprotektivní efekt Ribomunylu. In: Sborn. věd. prací VLA JEP, Hradec Králové, 1994. Vol. 119, s. 53-66.
    65. VÁVROVÁ, J., FILIP, S.: Modulace myší hematopoézy Ribomunylem. In: Sborn. věd. prací VLA JEP, Hradec Králové, 1994. Vol. 119, s. 67-87.
    66. VÁVROVÁ, J., PETÝREK, P.: Kmenové buňky krvetvorby versus cytokiny. Voj. zdrav. Listy, 1998. Vol. 67, no 5, s. 161-166.
    67. VÁVROVÁ, J., NOUZA, K., DRÁBER, P.: Průběh reakce štěpu proti hostiteli a její ovlivnění thymosinem. In: Sborn. věd. prací VLVDÚ JEP, Hradec Králové, 1979. Vol. 80, s. 93-120.
    68. VODIČKA, I. et al.: Ochranný účinek mechanicky vyvolané lokální hypoxie kostní dřeně u celotělově ozářených krys. In: Sborn. věd. prací VLVDÚ JEP, Hradec Králové, 1973. Vol. 66, s. 57-73.
    69. ŽEREBČENKO, P.G.: Protivolučevyje svojstva indolilalkilaminov. Moskva: Atomizdat, 1971, s. 200.

    Return to the content