Dosisabhängige Auswirkungen des kombinierten beta-gamma-Emitters ¹⁸⁸Rhenium auf humane Endothelzellen und humane vaskuläre glatte Muskelzellen

Zusammenfassung

Ziel: Ziel dieser Studie war es, diejenige Dosis an ¹⁸⁸Re zu ermitteln, welche das Wachstum und die klonogene Aktivität humaner aortaler glatter Muskelzellen (= human aortic smooth muscle cells = haSMC) in vivo komplett unterdrückt, da diese Zellen hauptsächlich für die Bildung der Neointima nach einer PTA verantwortlich gemacht werden. Bei entsprechenden Dosen erfolgten Bestrahlungen von Endothelzellen (EC), um die Effekte auf die in Bezug auf eine Restenosebildung protektiven Zellen vergleichen zu können. Methoden: Zwei Tage nach der Aussaat der haSMC und EC wurden diese fünf Tage lang mit ¹⁸⁸Re inkubiert. Die applizierten Dosen lagen zwischen 4 Gy und 16 Gy. Das Wachstum der EC wurde über einen Zeitraum von 20 Tagen beobachtet, das der haSMC über 30 Tage. Zusätzlich wurden für beide Zellarten Koloniebildungsassays über einen Zeitraum von 20 Tagen durchgeführt. Ergebnisse: Die Bestrahlung bedingte eine dosisabhängige Wachstumsinhibition und eine Abnahme der klonogenen Aktivität beider Zelllinien. Die haSMC zeigten einen praktisch kompletten Wachstumsstopp bereits bei 8 Gy, während die EC sogar bei 16 Gy noch proliferierten. Die klonogene Aktivität der haSMC war bei 8 und 16 Gy komplett inhibiert, bei den EC war dagegen bei gleicher Dosis noch eine klonogene Aktivität zu beobachten. Schlussfolgerung: Das Wachstum der haSMC und EC kann effektiv und abhängig von der applizierten Dosis von ¹⁸⁸Re unterdrückt werden. HaSMC erweisen sich als strahlenempfindlicher als die EC. Unter Berücksichtigung der günstigen physikalischen Eigenschaften (hohe beta-Energie, kurze Halbwertszeit) könnte sich ¹⁸⁸Re damit als wertvolles Radionuklid zur Stentdotierung für die intravaskuläre Bestrahlung zur Restenoseprophylaxe erweisen.

Abstract

Purpose: To evaluate the dose of ¹⁸⁸Re that completely suppresses growth and clonogenic activity of human aortic smooth muscle cells (haSMC) since these cells are mainly responsible for restenosis occurring after PTA. For comparison, growth and clonogenic activity of endothelial cells (EC) were investigated with corresponding doses. Materials and Methods: Two days after plating, haSMC and EC were incubated with ¹⁸⁸Re for five days. The doses applied ranged from 4 to 16 Gy. Cell growth was observed for a period of 20 days (EC) or 30 days (haSMC), respectively. Clonogenic activity was monitored over a period of 20 days for both cell lines. Results: Irradiation caused dose-depend­ent inhibition of cell growth and clonogenic activity both in haSMC and in EC. HaSMC growth was completely blocked with 8 Gy, while EC still showed some proliferation even with 16 Gy. The clonal activity of haSMC was also completely blocked with 8 Gy while EC still showed little clonal activity even with 16 Gy. Conclusion: Cell growth of both haSMC and EC can be effectively suppressed in a dose-dependent manner. Only haSMC showed a complete growth arrest with 8 Gy while EC were able to proliferate even with 16 Gy. HaSMC colony formation was completely suppressed after application of 8 Gy, while the EC still showed colony formation activity with 16 Gy. ¹⁸⁸Re has some advantageous properties for intravascular irradiation in comparison to other radionuclides making it an interesting radionuclide for stent coating to prevent restenosis.

Key words

Radionuclide - intravascular irradiation - radioactive stents - ­angioplasty

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