Chromosomal Aberrations Induced in Mice Bone Marrow by Treating with Cisplatin and Irradiation

Background:

The aim of this study was to quantify the combined effect of cisplatin and radiation on chromosomal damage with emphasis on the time interval between cisplatin and radiation.

Methods and Materials: Bone marrow of female NMRI-nu(+) mice was taken as a model system for a highly proliferative tissue irradiated with cobalt-60 (1 to 4 Gy). Cisplatin was injected intraperitoneally (ip) at 1.1 to 36 mg/kg. Cisplatin was given at various time intervals before and after radiation. Bone marrow and metaphases were prepared according to standard procedures.

Results: The percentage of aberrant metaphases after radiation or cisplatin alone increased in a dose-dependent manner (sigmoidal dose-response curve). Combining both modalities led to additive values at all time points for the percentage of aberrant metaphases. Borderline significant (p < 0.05) supraadditive effects were found 2 hours before or 1 hour after irradiation. However, a supraadditive percentage of aberrant chromosomes was found only at 2 or 1.5 hours with cisplatin before irradiation indicating the dependence of supraadditivity on the chosen parameter.

Conclusion: It is doubtful to expect a true supraadditive or “radiosensitizing” effect, e. g. in the clinical setting from combined treatment with cisplatin and radiation. Rather, cisplatin might act as an independent cytotoxic agent.

Hintergrund:

Bestimmung des chromosomalen Schadens nach kombinierter Therapie mit Cisplatin und Bestrahlung unter besonderer Berücksichtigung des Zeitintervalls zwischen Cisplatingabe und Bestrahlung.

Material und Methoden:Knochenmark weiblicher NMRI-nu(+)-Mäuse wurde als Modellsystem für ein stark proliferierendes Gewebe benutzt. Bestrahlungen erfolgten mit Cobalt-60 (1 bis 4 Gy). Cisplatin wurde intraperitoneal in Konzentrationen von 1,1 bis 36 mg/kg injiziert. Cisplatin wurde zu verschiedenen Zeiten vor und nach Bestrahlung appliziert. Knochenmark und Metaphasen wurden nach Standardprotokollen aufgearbeitet.

Ergebnisse: Der Anteil aberranter Metaphasen nahm nach Bestrahlung oder Cisplatingabe dosisabhängig zu (sigmoide Dosis-Wirkungs-Beziehung). In der Kombination von Bestrahlung und Cisplatin fanden sich additive Werte für aberrante Metaphasen zu allen Zeitpunkten. Supraadditive Werte wurden bei Cisplatinapplikation zwei Stunden vor und eine Stunde nach Bestrahlung beobachtet (grenzwertig signifikant, p < 0,05). Für aberrante Chromosomen hingegen wurden supraadditive Werte nur nach Cisplatinapplikation zwei und anderthalb Stunden vor Bestrahlung bestimmt. Dies zeigt, dass Supraadditivität von dem gewählten Parameter abhängig ist.

Schlussfolgerung: Es ist zweifelhaft, ob durch die kombinierte Behandlung mit Cisplatin und Bestrahlung tatsächlich supraadditive Werte oder ein “strahlensensibilisierender” Effekt durch Cisplatin zum Beispiel in der klinischen Anwendung zu erwarten ist. Cisplatin wirkt vermutlich eher als unabhängige zytotoxische Substanz.