Induceren lage doses X-stralen, gebruikt bij dentale medische beeldvorming, vroegtijdige senescentie: Analyse van dentale stamcellen en speeksel van kinderen

Cone Beam Computed Tomography (CBCT) is een radiografische tool gebruikt voor diagnose, behandeling, planning, opvolging en onderzoek in de tandheelkundige praktijk. Deze techniek wordt voornamelijk gebruikt voor orthodontie bij kinderen. Hoewel CBCT beschouwd wordt als een beeldvormingstechniek die lage doses ioniserende straling gebruikt, is het onzeker of het gebruik van CBCT volledig risicovrij is. Het onderzoeken van de effecten van deze lage doses straling is voornamelijk relevant bij kinderen, aangezien zij meer stralingsgevoelig zijn dan volwassenen. Hierdoor is de kans op nadelige gevolgen zoals kankerontwikkeling op langere termijn groter. Tijdens het onderzoek werd er gefocust op vroegtijdige senescentie als gevolg van blootstelling aan lage doses X-stralen. Senescentie is een versneld ‘verouderen’ van de cellen, waardoor ze hun normale functie niet goed meer uitoefenen en hun capaciteit tot celdeling verliezen. Om de effecten van de lage doses X-stralen te onderzoeken werd de stralingskwaliteit (dosisdebiet en fotonenergie) van een CBCT nagebootst. In vitro werden dentale stamcellen blootgesteld aan lage doses X-stralen van 0 milliGray (mGy), 50 mGy en 100 mGy. Op vaste tijdstippen na bestraling werd nagegaan of blootstelling vroegtijdige senescentie veroorzaakt. Dit werd getest door middel van een β-galactosidase assay, Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay (ELISA) (voor interleukine 6 en 8 (IL-6 en IL-8), Insulin like Growth Factor Binding Protein 2 en 3 (IGFBP 2 en IGFBP 3) en p21), en western blot voor senescentie gerelateerde eiwitten (p16/p14ARF en p38α). Om zeker te zijn dat de cellen niet quiescent maar senescent waren, werd er tevens een celcyclusanalyse (BromodeoxyUridine (BrdU) en 7-AminoActinomycine D (7-AAD)) en quiescence assay (7-AAD en Pyronin Y) uitgevoerd. Ten slotte werden ex vivo speekselstalen van pediatrische patiënten gebruikt om de expressie van gesecreteerde eiwitten die gelinkt zijn aan senescentie (IL-6, IL-8) te evalueren. Deze speekselstalen werden verzameld voordat de pediatrische patiënten een CBCT-scan ondergingen, maar ook 30 en 60 min na de scan. Door onderzoek uit te voeren op deze stalen kunnen de directe effecten van lage doses ioniserende straling onderzocht worden en een bijdrage leveren aan een betere stralingsbescherming van de patiënt. De β-galactosidase assay vertoonde een stijging in het aantal X-gal positieve cellen hoewel dit eerder gelinkt werd aan replicatieve senescentie dan aan een dosis-respons. De ELISA’s vertoonden eenzelfde probleem waarbij een toename in de merkerconcentraties geen significante dosis-respons weergaf. Optimalisatie van de western blot voor p16/p14ARF en p38 leidde tot blots waarop alleen de controle en de ladder zichtbaar waren. De quiescence assay en celcyclusanalyse toonden daarentegen een daling in het percentage G0-fase stamcellen en een toename voor het aantal G1-fase stamcellen, wat kenmerkend is voor senescente cellen. Ex vivo werd er een afname waargenomen in de concentraties van IL-6 en IL-8 in de speekselstalen van pediatrische patiënten na blootstelling aan een CBCT-scan. Verder onderzoek is nodig zowel in vitro als ex vivo naar de effecten van lage doses X-stralen in relatie tot senescentie.