X chromosome aberrations in peripheral blood T lymphocytes of women with chronic radiation exposure in long-term follow-up: a pilot study

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Chronic radiation exposure due to residence in areas contaminated with radionuclides remains a pressing concern globally, as it increases the risk of leukemia, solid malignancies, and other diseases. According to current understanding, many human pathologies are underpinned by somatic mosaic mutagenesis, particularly involving sex chromosomes. The X chromosome plays a critical role in immune function and autoimmune pathogenesis, and X chromosome aneuploidy is linked to development of various somatic disorders. Prior cytogenetic studies of radiation-exposed populations in the Southern Urals revealed increased X chromosome involvement in micronuclei formation, warranting further investigation into X chromosome aberrations.

AIM: To assess intra- and interchromosomal aberrations involving the X chromosome in peripheral blood T lymphocytes in women with chronic radiation exposure during long-term follow-up.

METHODS: This pilot study included five women exposed to chronic radiation in the Southern Urals (mean age: 74.0 ± 0.8 years; mean cumulative red bone marrow dose: 1.35 ± 0.30 Gy). A comparison group consisted of five women (mean age: 66.3 ± 1.2 years; mean red bone marrow dose: 0.010 ± 0.006 Gy; range: 0–0.03 Gy) who lived under similar socioeconomic conditions and had received less than 70 mGy of total red bone marrow exposure during follow-up. X chromosome aberrations were analyzed using multicolor banding (mBAND). Aberration frequency was calculated per genome equivalent, adjusted for donor age. The frequency of cells with X chromosome aneuploidy was also assessed.

RESULTS: The frequency of X chromosome aberrations was higher in irradiated women compared to the comparison group (0.100 ± 0.036 vs 0.019 ± 0.011; U = 3, p = 0.0476). In irradiated women, a greater variety of aberration types was noted, including a ring chromosome, an isochromosome, and a chromosome presumably formed as a result of chromothripsis. The mean frequencies of X chromosome aneuploidy in irradiated women did not differ significantly from those in the comparison group (p = 0.4); however, interindividual variation may exist.

CONCLUSION: The findings may indicate a more intense mutational process in individuals chronically exposed to radiation. The study of X chromosome aberrations in peripheral blood T lymphocytes of women chronically exposed to radiation in the Southern Urals is promising and should be continued.

About the authors

Yulia R. Akhmadullina

Urals Research Center for Radiation Medicine of the Federal Medical-Biological Agency

Author for correspondence.
Email: akhmadullina.yul@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4394-2228
SPIN-code: 3511-3838

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, 68a Vorovskogo st, Chelyabinsk, 454141

Yana V. Krivoshchapova

Urals Research Center for Radiation Medicine of the Federal Medical-Biological Agency

Email: yana_ho@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2555-2616
SPIN-code: 9194-3604
Russian Federation, 68a Vorovskogo st, Chelyabinsk, 454141

References

  1. Akleyev AV, editor. Consequences of radioactive contamination of the Techa river. Chelyabinsk: Kniga; 2016. 400 р. (In Russ.)
  2. Iourov IY, Heng HH. Editorial: Somatic genomic mosaicism & human disease. Front Genet. 2022;13:1045559. doi: 10.3389/fgene.2022.1045559
  3. Iourov IY, Vorsanova SG, Yurov YB, et al. The cytogenomic “Theory of Everything”: chromohelkosis may underlie chromosomal instability and mosaicism in disease and aging. Int J Mol Sci. 2020;21(21):8328. doi: 10.3390/ijms21218328
  4. Torreggiani S, Castellan FS, Aksentijevich I, Beck DB. Somatic mutations in autoinflammatory and autoimmune disease. Nat Rev Rheumatol. 2024;20(11):683–698. doi: 10.1038/s41584-024-01168-8
  5. Abdel-Hafiz HA, Schafer JM, Chen X, et al. Y chromosome loss in cancer drives growth by evasion of adaptive immunity. Nature. 2023;619(7970):624–631. doi: 10.1038/s41586-023-06234-x
  6. Liu J, Chen T, Liu X, et al. Engineering materials for pyroptosis induction in cancer treatment. Bioact Mater. 2023;33:30–45. doi: 10.1016/j.bioactmat.2023.10.027
  7. Fenner AA. New role for the Y chromosome in cancer growth and immunotherapy response. Nature Reviews Urology. 2023;20(8):455. doi: 10.1038/s41585-023-00800-8
  8. Ross MT, Grafham DV, Coffey AJ, et al. The DNA sequence of the human X chromosome. Nature. 2005;434(7031):325–337. doi: 10.1038/nature03440
  9. Bianchi I, Lleo A, Gershwin ME, Invernizzi P. The X chromosome and immune associated genes. J Autoimmun. 2012;38(2-3):J187–J192. doi: 10.1016/j.jaut.2011.11.012
  10. Liu A, Genovese G, Zhao Y, et al. Population analyses of mosaic X chromosome loss identify genetic drivers and widespread signatures of cellular selection. doi: 10.1101/2023.01.28.23285140
  11. Akhmadullina YuR, Vozilova AV, Krivoshchapova YaV. The effect of chronic exposure on the parameters of cytogenetic markers of senescence in the residents of the Techa riverside settlements. Medicine of Extreme Situations. 2024;26(2):56–66. doi: 10.47183/mes.2024.018 EDN: VECQHP
  12. Akhmadullina YuR. The composition of micronuclei in T-lymphocytes in women affected by chronic radiation exposure. Biol Bull Russ Acad Sci. 2023;50(11):2986–2996. doi: 10.1134/S1062359023110031
  13. Jordan R, Schwartz JL. Noninvolvement of the X chromosome in radiation-induced chromosome translocations in the human lymphoblastoid cell line TK6. Radiat Res. 1994;137(3):290–294.
  14. Wan TS, Ma ES. Molecular cytogenetics: an indispensable tool for cancer diagnosis. Chang Gung Med J. 2012;35(2):96–110. doi: 10.4103/2319-4170.106161
  15. Chudoba I, Hickmann G, Friedrich T, et al. mBAND: a high resolution multicolor banding technique for the detection of complex intrachromosomal aberrations. Cytogenet Genome Res. 2004;104(1-4):390–393. doi: 10.1159/000077521
  16. Hada M, Wu H, Cucinotta FA. mBAND analysis for high- and low-LET radiation-induced chromosome aberrations: a review. Mutat Res. 2011;711(1-2):187–192. doi: 10.1016/j.mrfmmm.2010.12.018
  17. Vozilova AV. Assessment of the effect of chronic exposure on premature aging of human T-lymphocytes based on unstable chromosome aberrations. Medicine of Extreme Situations. 2023;25(2):85–90. doi: 10.47183/mes.2023.015 EDN: KORRHT
  18. Startsev NV, Shishkina EA, Blinova EA, Akleev AV. Reference and information complex registr of the urals research center for radiation medicine of the FMBA of Russia. Medical Radiology and Radiation Safety. 2022;67(1):46–53. doi: 10.12737/1024-6177-2022-67-1-46-53 EDN: WXBDTN
  19. Shishkina EA, Napier BA, Preston DL, Degteva MO. Dose estimates and their uncertainties for use in epidemiological studies of radiation-exposed populations in the Russian Southern Urals. PLoS One. 2023;18(8):e0288479. doi: 10.1371/journal.pone.0288479
  20. The use of cytogenetic dosimetry to ensure preparedness and response in radiation emergencies. IAEA. Vienna; 2014. 250 р. URL: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/EPR_Biodosimetry2011R_web.pdf
  21. Sigurdson A, Ha M, Hauptmann M, et al. International study of factors affecting human chromosome translocations. Mutat Res. 2008;652(2):112–121. doi: 10.1016/j.mrgentox.2008.01.005
  22. Pilinskaya MA. Cytogenetic effects in somatic cells of individuals affected by the Chernobyl disaster as a biomarker of the effects of ionizing radiation in small doses. International Journal of Radiation Medicine. 1999;(2):60–6. (In Russ.)
  23. Nakano M, Kodama Y, Ohtaki K, et al. Detection of stable chromosome aberrations by FISH in A-bomb survivors: comparison with previous solid Giemsa staining data on the same 230 individuals. Int J Radiat Biol. 2001;77(9):971–977. doi: 10.1080/09553000110050065
  24. Vozilova AV, Shagina NB, Degteva MO, Akleyev AV. Chronic radioisotope effects on residents of the Techa river (Russia) region: cytogenetic analysis more than 50 years after onset of exposure. Mutat Res. 2013;756(1-2):115–118. doi: 10.1016/j.mrgentox.2013.05.016
  25. Kashevarova AA, Skryabin NA, Belyaeva EO, et al. Elimination of the ring chromosome as the basis for correction of major chromosomal defects. In: Human genetics and pathology: collection of scientific papers. Tomsk: Literaturnoe byuro; 2017. Р. 159–160. EDN: ZVYANB
  26. Pelevina II, Alesсhenko AV, Antoshсhina NM, et al. The reaction of cell population to low level of irradiation. Radiation biology. Radioecology. 2003;43(2):161–166. EDN: OOYFHP

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Scheme of probe hybridization for X-chromosome

Download (147KB)
3. Fig. 2. X-chromosomes stained with mBAND (norm).

Download (461KB)
4. Fig. 3. Inversions in X-chromosomes (A — normal chromosome, Б — pericentric inversion of X chromosome; В — chromatid inversion of X chromosome).

Download (239KB)
5. Fig. 4. Dicentric X chromosome.

Download (319KB)
6. Fig. 5. Translocations involving X chromosome (left — type of metaphase plate, right — location of fluorochrome excitation/absorption spectra).

Download (516KB)
7. Fig. 6. P-arm isochromosome.

Download (384KB)
8. Fig. 7. Ring X-chromosome.

Download (504KB)
9. Fig. 8. X-chromosome chromothripsis.

Download (453KB)

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».