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Humangenetik

, Volume 28, Issue 1, pp 25–38 | Cite as

Chromosome anomalies in mouse oocytes after irradiation

  • W. Reichert
  • I. Hansmann
  • G. Röhrborn
Original Investigations

Summary

We investigated the cytogenetic effects of X-rays on unfertilized mouse oocytes. NMRI females received an irradiation with 0, 22.2, 66.6, 200, and 600 R during the preovulatory phase 3 hrs after HCG (human chorionic gonadotrophin). This is a stage during oogenesis in which the oocytes pass from late dictyotene to diakinesis. Chromosome analysis was performed after ovulation at metaphase II.

From these experiments we can draw the following conclusions:
  1. 1)

    X-rays induced during the preovulatory phase a high number of chromosome anomalies. Among these, structural anomalies prevail. 7 out of 144 ovulated oocytes in matched controls carried such an abnormality, whereas after irradiation we observed with 22.2, 66.6, 200, and 600 R, 11 out of 72, 34 out of 108, 89 out of 102, and 122 out of 124, respectively.

     
  2. 2)

    Irradiation seems also to affect the chromosome segregation during the 1. meiotic division, as we observed after 22.2, 66.6, and 200 R a total of 6 oocytes out of 204 with a supernummary chromosome. In controls, however, no hyperploidy was found in 143 ova. This increase, however, was not significant.

     
  3. 3)

    Chromosome anomalies, e.g. breaks and deletions that go back to a one-break event increased linearly with increasing dose. Exchanges, however, going back to two-break events fittet best to the linear-quadratic dose-response model.

     
  4. 4)

    The dose of 600 R seems to represent a kind of borderline in this experiment, because nearly all (122 out 124) carried at least one structural chromosome anomaly. It is also this dose after which the highest frequency of reciprocal translocations was observed in a hump-shaped slope in spermatocytes after irradiation of spermatogonia (Preston and Brewen, 1973). With an increasing dosage up to 1200 R the frequency of translocations decrease again. The elimination of cells, crossing this borderline, might be due to genetic or non-genetic effects.

     
  5. 5)

    The frequency of radiation-induced translocations per oocyte agrees with the frequency of translocations in human lymphocytes (Dolphin and Lloyd, 1974) after in vitro irradiation.

     
  6. 6)

    Significant, lower frequencies of structural chromosome anomalies were observed irradiating earlier stages of mouse oogenesis. These stages are dictyotene from females at the age of 3, or 6 weeks and prophase I-stages in female embryos on the 17th day of gestation. This result may be due to a lower sensitivity of these stages or to modifying events during the interval between irradiation and preparation.

     

Keywords

Chromosome Anomaly Human Chorionic Gonadotrophin Mouse Oocyte Supernummary Chromosome Structural Chromosome Anomaly 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Zusammenfassung

Wir untersuchten die cytogenetische Wirkung von Röntgenstrahlen auf unbefruchtete Eizellen der Maus. Dazu wurden 10 Wochen alte NMRI-Mäuseweibchen mit 0, 22,2, 66,6, 200 und 600 R in der präovulatorischen Phase 3 Std nach Applikation von HCG (human chorionic gonadotrophin) bestrahlt; zu einem Zeitpunkt in der Oogenese, zu dem sich die reifenden Eizellen aus dem Diktyotän in die Diakinese entwickeln.

Aus der Chromosomenanalyse der ovulierten Eizellen im Stadium der Metaphase II kann folgendes geschlossen werden:
  1. 1)

    Röntgenstrahlen lösten in diesem Stadium eine Vielzahl von Chromosomenanomalien aus, wobei nahezu ausschließlich strukturelle Anomalien beobachtet wurden. 7 von 144 unbestrahlten Eizellen zeigten eine solche Anomalie, während nach Bestrahlung mit 22,2, 66,6, 200 und 600 R die Werte bei 11 von 72, 34 von 108, 89 von 102 und 122 von 124 lagen.

     
  2. 2.

    Die Chromosomensegregation während der 1. meiotischen Teilung scheint durch diese Art der Bestrahlung ebenfalls beeinflußt zu werden, da nach 22,2, 66,6 und 200 R insgesamt 6 Eizellen von 204 ausgewerteten ein überzähliges Chromosom besaßen. In der Kontrolle wurde dagegen in 143 Eizellen keine Hyperploidie festgestellt. Der Anstieg des nondisjunction war jedoch nicht signifikant.

     
  3. 3.

    Chromosomenanomalien, die auf ein Ein-Bruchereignis zurückgehen, wie Brüche und Deletionen, nahmen mit der Dosis linear zu. Translokationen, die auf ein Zwei-Bruchereignis zurückgehen, jedoch nach Y=C+αD+βD2.

     
  4. 4.

    Die Dosis von 600 R scheint für diesen Ansatz eine gewisse Grenzdosis darzustellen, da nahezu alle Eizellen, 122 von 124, eine Strukturanomalie aufwiesen. Auch in Spermatocyten von Mäusen wurde nach dieser Dosis der höchste Wert für reziproke Translokationen nach vorausgegangener Spermatogonienbestrahlung gefunden (Preston u. Brewen, 1973). Nach Erhöhung der Dosis bis zu 1200 R fielen die Anomaliewerte stetig ab. Negative Dosis-Wirkung-Beziehungen scheinen aus der Überschreitung einer maximal zulässigen Zellschädigung zu resultieren. Diese Schädigung kann genetischer, aber auch nichtgenetischer Art sein.

     
  5. 5.

    Die Häufigkeit der strahleninduzierten Translokationen pro Eizelle in dieser Untersuchung stimmt gut überein mit den Häufigkeiten nach in vitro-Bestrahlung von menschlichen Lymphocyten (Dolphin u. Lloyd, 1974).

     
  6. 6.

    Die Bestrahlung von früheren Stadien der Oogenese, wie Diktyotän-Oocyten in 3 und 6 Wochen alten Weibchen und embryonale Prophase I-Stadien, erbrachte signifikant niederere Werte als nach Bestrahlung von präovulatorischen Eizellen. Dieses Ergebnis deutet entweder auf eine unterschiedliche Sensibilität von verschiedenen Eireifungsstadien hin oder auf modifizierende Vorgänge, die in unterschiedlicher Weise in der Zeit nach Bestrahlung bis zur Ovulation wirken können.

     

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Copyright information

© Springer-Verlag 1975

Authors and Affiliations

  • W. Reichert
    • 1
  • I. Hansmann
    • 1
    • 2
  • G. Röhrborn
    • 1
    • 3
  1. 1.Institut für Anthropologie und Humangenetik der Universität HeidelbergHeidelbergGerman
  2. 2.Institut für Humangenetik und Anthropologie der UniversitätDüsseldorfFederal Republic of Germany
  3. 3.Institut für Humangenetik der UniversitätGöttingenFederal Republic of Germany

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