In the last decade, geopolitical instability across the globe has increased the risk of a large-scale radiological event, when radiation biomarkers would be needed for an effective triage of an irradiated population. Ionizing radiation elicits a complex response in the proteome, genome, and metabolome and hence can be leveraged as rapid and sensitive indicators of irradiation-induced damage. We analyzed the plasma of total-body irradiated (TBI) leukemia patients (n = 24) and nonhuman primates (NHPs; n = 10) before and 24 h after irradiation, and we performed a global metabolomic study aiming to provide plasma metabolites as candidate radiation biomarkers for biological dosimetry. Peripheral blood samples were collected according to the appropriate ethical approvals, and metabolites were extracted and analyzed by liquid chromatography mass spectrometry. We identified an array of metabolites significantly altered by irradiation, including bilirubin, cholesterol, and 18-hydroxycorticosterone, which were detected in leukemia patients and NHPs. Pathway analysis showed overlapping perturbations in steroidogenesis, porphyrin metabolism, and steroid hormone biosynthesis and metabolism. Additionally, we observed dysregulation in bile acid biosynthesis and tyrosine metabolism in the TBI patient cohort. This investigation is, to our best knowledge, among the first to provide valuable insights into a comparison between human and NHP irradiation models. The findings from this study could be leveraged for translational biological dosimetry.
- MeSH
- biologické markery krev MeSH
- celotělové ozáření * MeSH
- dospělí MeSH
- ionizující záření MeSH
- leukemie krev metabolismus MeSH
- lidé středního věku MeSH
- lidé MeSH
- Macaca mulatta MeSH
- metabolom * MeSH
- metabolomika metody MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- dospělí MeSH
- lidé středního věku MeSH
- lidé MeSH
- mužské pohlaví MeSH
- ženské pohlaví MeSH
- zvířata MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
The increased risk of acute large-scale radiological exposure for the world's population underlines the need for optimal radiation biomarkers. Ionizing radiation triggers a complex response by the genome, proteome, and metabolome, all of which have been reported as suitable indicators of radiation-induced damage in vivo. This study analyzed peripheral blood samples from total-body irradiation (TBI) leukemia patients through mass spectrometry (MS) to identify and quantify differentially regulated proteins in plasma before and after irradiation. In brief, samples were taken from 16 leukemic patients prior to and 24 h after TBI (2 × 2.0 Gy), processed with Tandem Mass Tag isobaric labelling kit (TMTpro-16-plex), and analyzed by MS. In parallel, label-free relative quantification was performed with a RP-nanoLC-ESI-MS/MS system in a Q-Exactive mass spectrometer. Protein identification was done in Proteome Discoverer v.2.2 platform (Thermo). Data is available via ProteomeXchange with identifier PXD043516. Using two different methods, we acquired two datasets of up-regulated (ratio ≥ 1.2) or down-regulated (ratio ≤ 0.83) plasmatic proteins 24 h after irradiation, identifying 356 and 346 proteins in the TMT-16plex and 285 and 308 label-free analyses, respectively (P ≤ 0.05). Combining the two datasets yielded 15 candidates with significant relation to gamma-radiation exposure. The majority of these proteins were associated with the inflammatory response and lipid metabolism. Subsequently, from these, five proteins showed the strongest potential as radiation biomarkers in humans (C-reactive protein, Alpha amylase 1A, Mannose-binding protein C, Phospholipid transfer protein, and Complement C5). These candidate biomarkers might have implications for practical biological dosimetry.
- MeSH
- biologické markery krev MeSH
- celotělové ozáření * škodlivé účinky MeSH
- dospělí MeSH
- krevní proteiny analýza metabolismus MeSH
- leukemie * krev MeSH
- lidé středního věku MeSH
- lidé MeSH
- nádorové biomarkery krev MeSH
- proteom analýza MeSH
- senioři MeSH
- Check Tag
- dospělí MeSH
- lidé středního věku MeSH
- lidé MeSH
- mužské pohlaví MeSH
- senioři MeSH
- ženské pohlaví MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
- MeSH
- akutní lymfatická leukemie krev MeSH
- anemie diagnóza etiologie farmakoterapie klasifikace terapie MeSH
- dítě MeSH
- erytrocyty MeSH
- hematologické testy MeSH
- hypochromní anemie diagnóza etiologie farmakoterapie terapie MeSH
- idiopatická trombocytopenická purpura MeSH
- koagulopatie diagnóza klasifikace MeSH
- krevní nemoci * klasifikace MeSH
- leukemie diagnóza krev MeSH
- leukocyty MeSH
- lidé MeSH
- mladiství MeSH
- neutropenie diagnóza klasifikace terapie MeSH
- retikulocyty MeSH
- věkové faktory MeSH
- železo aplikace a dávkování MeSH
- Check Tag
- dítě MeSH
- lidé MeSH
- mladiství MeSH
- Publikační typ
- přehledy MeSH
x
x
- Klíčová slova
- krevní ztráta,
- MeSH
- anemie * diagnóza etiologie klasifikace komplikace krev patologie prevence a kontrola terapie MeSH
- autoimunitní hemolytická anemie diagnóza etiologie patologie prevence a kontrola terapie MeSH
- hemolyticko-uremický syndrom diagnóza etiologie patologie prevence a kontrola terapie MeSH
- krvácení etiologie prevence a kontrola MeSH
- leukemie diagnóza etiologie komplikace krev terapie MeSH
- lidé MeSH
- trombotická trombocytopenická purpura diagnóza etiologie patologie prevence a kontrola terapie MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
The transcriptional activity of RHOA, SEMA3B, and CKAP2 genes was assessed in blood samples of leukaemia patients and healthy donors. In the blood of healthy donors, RHOA and CKAP2 gene expression was not detected, and low SEMA3B gene expression was observed. Significant elevation of expression of all the three genes was shown in the case of acute myelogenous leukaemia. In cases of remission of acute lymphoblastic leukaemia and myelodysplastic syndrome, no expression of all three genes was detected. The long isoform of the CKAP2 gene was highly expressed in most analysed types of leukaemia.
- MeSH
- cytoskeletální proteiny krev genetika MeSH
- dospělí MeSH
- leukemie krev genetika MeSH
- lidé MeSH
- membránové glykoproteiny krev genetika MeSH
- pilotní projekty MeSH
- protein - isoformy krev genetika MeSH
- regulace genové exprese u leukemie * MeSH
- rhoA protein vázající GTP krev genetika MeSH
- semaforiny krev genetika MeSH
- Check Tag
- dospělí MeSH
- lidé MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- Klíčová slova
- diagnostický marker,
- MeSH
- analýza přežití MeSH
- biologické markery analýza krev MeSH
- časná diagnóza MeSH
- dítě MeSH
- financování organizované MeSH
- leukemie diagnóza krev MeSH
- lidé MeSH
- longitudinální studie MeSH
- předškolní dítě MeSH
- statistika jako téma MeSH
- thymidinkináza analýza diagnostické užití krev MeSH
- Check Tag
- dítě MeSH
- lidé MeSH
- mužské pohlaví MeSH
- předškolní dítě MeSH
- ženské pohlaví MeSH
- Publikační typ
- srovnávací studie MeSH
- MeSH
- akutní nemoc MeSH
- časové faktory MeSH
- chorobopisy MeSH
- chronická nemoc MeSH
- dospělí MeSH
- konziliární vyšetření a konzultace MeSH
- krevní obraz MeSH
- leukemie krev patofyziologie MeSH
- leukocytóza epidemiologie etiologie MeSH
- lidé středního věku MeSH
- lidé MeSH
- mladiství MeSH
- mladý dospělý MeSH
- náhodný nález MeSH
- retrospektivní studie MeSH
- senioři nad 80 let MeSH
- senioři MeSH
- svalová slabost epidemiologie etiologie MeSH
- únava epidemiologie etiologie MeSH
- Check Tag
- dospělí MeSH
- lidé středního věku MeSH
- lidé MeSH
- mladiství MeSH
- mladý dospělý MeSH
- mužské pohlaví MeSH
- senioři nad 80 let MeSH
- senioři MeSH
- ženské pohlaví MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- multicentrická studie MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
- srovnávací studie MeSH
- Geografické názvy
- Česká republika MeSH
- MeSH
- chronická lymfatická leukemie MeSH
- leukemie diagnóza krev patofyziologie MeSH
- lidé MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- novinové články MeSH
- MeSH
- financování organizované využití MeSH
- homologní transplantace metody škodlivé účinky využití MeSH
- imunoterapie metody škodlivé účinky využití MeSH
- imunotoxiny MeSH
- interpretace statistických dat MeSH
- leukemie krev terapie MeSH
- lymfocytární deplece metody využití MeSH
- reakce štěpu proti hostiteli účinky léků účinky záření MeSH
- transplantace hematopoetických kmenových buněk metody škodlivé účinky využití MeSH
