Effect of Doxorubicin on Cell Survival and Micronuclei Formation in HeLa Cells Exposed to Different Doses of Gamma-Radiation

Purpose:

The present study was undertaken to obtain an insight into the combined effects of doxorubicin with radiation on the cell survival and micronuclei induction in HeLa cells.

Material and Methods: HeLa S3 cells were allowed to grow till they reached plateau phase, inoculated with 10 μg/ml doxorubicin hydrohloride and then exposed to 0, 0.5, 1, 2 and 3 Gy γ-radiation. Clonogenicity of cells was measured using the colony forming assay, micronuclei formation using the micronucleus assay.

Results: The treatment of HeLa cells with doxorubicin (adriamycin) for 2 hours before exposure to different doses of γ-radiation resulted in a significant and dose-dependent decline in the cell survival and cell proliferation when compared to the PGS + irratiation group. Conversely, the frequency of micronuclei increased in a dose-related manner in both the PBS + irradiation and doxorubicin + irradiation groups. The pretreatment of HeLa cells with doxorubicin before irradiation to various doses of γ-rays resulted in a significant elevation in the frequency of micronuclei when compared with the concurrent PBS + irradiation group. The dose-resonse relationship for both PBS + irradiation and doxorubicin + irradiation groups was linear. The correlation between cell survival and micronuclei induction was also determined for PBS or doxorubicin + irradiation group, where the clonogenicity of cells declined with the increase in micronuclei formation. The correlation between cell survival and micronuclei induction was linear quadratic for both PBS + irradiation and doxorubicin + irradiation groups. Conclusion: From our study it can be concluded that combination treatment with doxorubicin and radiation increased the genotoxic effect of the either treatment given alone.

Hintergrund:

Der kombinierte Effekt einer Doxorubicingabe mit Bestrahlung auf das Zellüberleben und die Mikronukleiinduktion wurde an HeLa-Zellen untersucht.

Material und Methoden: He-La-S3-Zellen in der Plateauphase wurden mit 10 μg/ml Doxorubicinhydrochlorid inokuliert und dann einer γ-Bestrahlung von 0, 0,5, 1, 2 und 3 Gy ausgesetzt. Die Konogenität der Zellen wurde mit dem Koloniebildungstest, die Bildung von Mikronuklei mit Hilfe des Mikronuleuassays untersucht.

Ergebnisse: Die Behandlung von HeLa-Zellen mit Doxorubicin für zwei Stunden vor einer γ-Bestrahlung mit verschiedenen Dosen resultierte in einer signifikanten und dosisabhängigen Abnahme des Zellüberlebens und der Zellproliferation im Vergleich zu einer nur bestrahlten Kontrollgruppe. Die Häufigkeit der Mikronukleusbildung hingegen nahm in einer dosisabhängigen Weise sowohl für allein bestrahlte wie mit Doxorubicin und Bestrahlung behandelte Gruppen zu. Die Vorbehandlung von HeLa-Zellen mit Doxorubicin vor Bestrahlung mit verschiedenen Dosen ergab einen signifikanten Anstieg der Häufigkeit der Mikronuklei im Vergleich zu der nur bestrahlten Gruppe. Die Dosis-Wirkungs-Beziehung sowohl für die nur bestrahlte als auch für die mit Doxorubicin und Bestrahlung behandelte Gruppe war linear. Die Korrelation zwischen Zellüberleben und Mikronukleusinduktion wurde ebenso für die allein bestrahlte wie für die mit Doxorubicin und Bestrahlung behandelte Gruppe bestimmt; die Klonogenität der Zellen nahm dabei mit ansteigender Mikronukleusformation ab. Die Korrelation zwischen Zellüberleben und Mikronukleusinduktion war linear quadratisch sowohl für die nur bestrahlte als auch für die mit Doxorubicin und Bestrahlung behandelte Gruppe.

Schlussfolgerung: Aus unserer Studie kann geschlossen werden, dass die Kombination aus Doxorubicin und Bestrahlung die genotoxische Wirkung der Einzelmodalitäten erhöht.