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Feb 10, 2024

Kein Anstieg translozierter Chromosomenaberrationen, ein Indikator für die Belastung durch ionisierende Strahlung, bei Schilddrüsenkrebs bei Kindern in der Präfektur Fukushima

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 14254 (2023) Diesen Artikel zitieren Metrikdetails Um die Auswirkungen der Strahlenexposition aufgrund des Unfalls im Kernkraftwerk Fukushima zu untersuchen,

Scientific Reports Band 13, Artikelnummer: 14254 (2023) Diesen Artikel zitieren

Details zu den Metriken

Um die Auswirkungen der Strahlenbelastung durch den Unfall im Kernkraftwerk Fukushima zu untersuchen, führte die Präfektur Fukushima nach der Katastrophe Schilddrüsen-Ultraschalluntersuchungen bei Bewohnern durch, die zum Zeitpunkt des Erdbebens in der Regel jünger als 18 Jahre waren. Da die Rate an Schilddrüsenkrebs bei Kindern höher war als erwartet, führten wir eine biologische Dosisbewertung basierend auf der Häufigkeit translozierter Chromosomenaberrationen (Tr) unter Verwendung peripherer Blutlymphozyten durch. Die Häufigkeit der Tr-Bildung wurde zwischen Schilddrüsenkrebs (n = 38, mittleres Alter 18 Jahre, Altersspanne 12–26 Jahre), Schilddrüsenerkrankungen (n = 30, mittleres Alter 21 Jahre, Altersspanne 15–28 Jahre) und verglichen gesunde Kontrollgruppen (n = 31, Durchschnittsalter 22 Jahre, Altersspanne 20–23 Jahre). Die Häufigkeit von Tr-Aberrationen war bei den Patienten mit Schilddrüsenkrebs zunächst signifikant höher als in den beiden anderen Gruppen; Allerdings verschwanden die Unterschiede zwischen den Gruppen nach Anpassung an die CT-Anamnese, da 92 %, 67 % bzw. 28 % derjenigen in den Gruppen mit Schilddrüsenkrebs, schilddrüsenbedingten Erkrankungen und Kontrollgruppen sich zuvor einer CT unterzogen hatten. Daher ist der signifikante Unterschied in der anfänglichen Anzahl von Tr-Formationen vermutlich auf die Strahlenbelastung durch CT zurückzuführen. Dementsprechend sollten die Auswirkungen einer medizinischen Exposition auf die Chromosomen von Kindern und Jugendlichen beachtet werden.

Das Große Erdbeben in Ostjapan (GEJE) vom 11. März 2011 und der darauffolgende Tsunami verursachten einen Unfall im Kernkraftwerk Fukushima Daiichi, der zu einer großflächigen radioaktiven Kontamination in der Präfektur Fukushima (FP) führte. Nach dem Unfall im Kernkraftwerk Tschernobyl im Jahr 1986 kam es aufgrund der inneren Strahlenbelastung zu einem Anstieg der Fälle von Schilddrüsenkrebs bei Kindern, der durch eine Latenzzeit von 4 bis 5 Jahren gekennzeichnet ist, gefolgt von einem raschen Anstieg der Inzidenz1,2,3 ,4. Daher wurde die primäre Untersuchung des Programms zur Schilddrüsenultraschalluntersuchung (TUE) in den Jahren 2011–2013 in FP durchgeführt und umfasste 367.649 Probanden (81,7 % Abdeckung), die zum Zeitpunkt der Katastrophe im Allgemeinen ≤ 18 Jahre alt waren und in FP lebten. Die Durchführung der TUE unmittelbar nach der GEJE ermöglichte den Vergleich der erhaltenen Ergebnisse mit dem späteren Auftreten von Schilddrüsenkrebs (5). Danach wurden alle zwei Jahre Primäruntersuchungen der TUE durchgeführt, bis die untersuchte Person ≥ 20 Jahre alt war, und danach alle fünf Jahre Meilensteinuntersuchungen. Mit Stand vom 30. Juni 2021 wurde bei 263 der untersuchten Personen eine bösartige Erkrankung oder ein Verdacht auf eine bösartige Erkrankung festgestellt5.

Die Prävalenz von Schilddrüsenkrebs in Japan kann anhand der Inzidenz bei Menschen im Alter von 15 bis 19 Jahren geschätzt werden, die 1,2 pro 100.000 Männer und 3,3 pro 100.000 Frauen beträgt6. Die Zahl der Patienten in FP, bei denen durch die TUE Schilddrüsenkrebs diagnostiziert wurde, ist eindeutig hoch. Es wurden jedoch keine signifikanten Unterschiede in der Inzidenzrate von Schilddrüsenkrebs zwischen den Regionen innerhalb von FP festgestellt, und es wurde kein Zusammenhang zwischen der externen Strahlendosis und der Prävalenz von Schilddrüsenkrebs festgestellt5,7,8,9,10,11. Es wurde daher spekuliert, dass der Anstieg der Inzidenz von Schilddrüsenkrebs bei FP nach der GEJE auf die Wirkung des aggressiven Screenings durch die pädiatrische TUE zurückzuführen ist12,13. Mit Stand vom 1. August 2022 konnten die Schilddrüsenäquivalentdosen (die Summe der inneren und äußeren Dosen) auf der Grundlage der GEJE-Verhaltensumfrage für 108 Personen (41,1 % der Patienten mit Schilddrüsenkrebs) geschätzt werden, mit einem Medianwert von 2,2 mSv (Bereich). 0,11–22,70)14.

Allerdings wurde nicht für jeden Schilddrüsenkrebspatienten eine biologische Dosisbewertung durchgeführt, und seit dem nuklearen Unfall sind 12 Jahre vergangen, was es sehr schwierig macht, die Dosis für die Schilddrüse abzuschätzen. Als alternative Techniken verwenden zwei biologische Dosimetriemethoden Biomarker für Chromosomenschäden, Biomarker des peripheren Blutes (PB) zum Zeitpunkt der Exposition gegenüber ionisierender Strahlung: Eine basiert auf der Anzahl dizentrischer Chromosomen (Dic), dem internationalen Goldstandard für akute Exposition ; und der andere basiert auf der Anzahl der translozierten Chromosomen (Tr), bei denen es sich um Chromosomen vom stabilen Typ handelt, bei chronischer Exposition15. Für den Fall, dass seit der Strahlenexposition mehrere Jahre vergangen sind, kann mit der letztgenannten Methode die effektive Dosis, also die Dosis für den gesamten Körper, ermittelt werden. Zu diesem Zweck sind für jede Einrichtung Dosis-Wirkungs-Kurven erforderlich. Wir haben Reaktionskurven im Niedrigdosisbereich (8 Dosen: 0–1000 mGy) für die Dic- und Tr-Analyse aus dem PB von fünf gesunden Probanden erstellt16. Wir haben auch einen Anstieg der Anzahl von Dic-Formationen nach einer einzelnen CT-Untersuchung festgestellt17,18 und berichtet, dass es schwierig ist, signifikante Veränderungen in der Anzahl von Tr-Formationen nach einer einzelnen CT-Untersuchung festzustellen18,19.

In dieser Studie analysierten wir die Anzahl der Tr-Bildungen bei Patienten mit Schilddrüsenkrebs, Patienten mit Schilddrüsenerkrankungen (nicht Schilddrüsenkrebs) und gesunden Personen im gleichen Alter wie die Kontrollgruppe bei FP, mit dem Ziel zu klären, ob das Auftreten der Tr-Bildung der im TUE-Programm entdeckten Schilddrüsenkrebserkrankungen hängen mit der Strahlenexposition zusammen.

Von 38 Personen, bei denen Schilddrüsenkrebs diagnostiziert wurde, hatten 34 ein papilläres Karzinom und 4 ein follikuläres Karzinom (Tabelle 1). Fünfunddreißig der 38 (92 %) Patienten hatten sich vor der PB-Sammlung einer CT-Untersuchung unterzogen (Abb. 2A), darunter 5, die sich mehr als einmal einer CT-Untersuchung unterzogen hatten. Bei den meisten dieser Patienten handelte es sich bei den Scanstellen um Hals und Brust. Bei drei Patienten erstreckte sich der Scanbereich vom Hals bis zum Bauch oder vom Hals bis zum Becken, und bei einem Patienten wurde eine CT des Kopfes durchgeführt (Tabelle 1).

Die 30 Patienten mit Schilddrüsenerkrankungen (nicht Schilddrüsenkrebs) wurden hauptsächlich auf der Grundlage einer pathologischen Untersuchung der chirurgischen Proben diagnostiziert, darunter 14 Patienten mit adenomatöser Struma (AG), 7 mit follikulärem Adenom (FA) und 3 mit Morbus Basedow. Bei den übrigen Patienten wurden aufgrund des Fehlens einer eindeutigen pathologischen Diagnose gutartige Erkrankungen diagnostiziert (Tabelle 2). Zwanzig der 30 (67 %) Patienten hatten sich vor der PB-Sammlung einer CT-Untersuchung unterzogen (Abb. 2A), darunter zwei Patienten, die sich mehr als einmal einer CT unterzogen hatten. Die gescannten Körperregionen ähnelten denen der Patienten mit Schilddrüsenkrebs und waren am häufigsten Hals und Brust. Der Scanbereich erstreckte sich bei zwei Patienten vom Hals bis zum Bauch (Tabelle 2).

Sieben der 31 (23 %) Personen in der Kontrollgruppe hatten sich vor der PB-Sammlung einer CT-Untersuchung unterzogen (Abb. 2A), von denen eine mehr als einmal einer CT-Untersuchung unterzogen worden war. Die gescannten Körperregionen waren bei zwei Personen der Bauch und bei fünf Personen der Kopf; Eine Person unterzog sich einer CT-Untersuchung des Abdomens aufgrund einer Operation wegen einer Blinddarmentzündung im Kindesalter, und eine weitere Person unterzog sich drei CT-Untersuchungen des Abdomens wegen des Verdachts auf ischämische Enteritis aufgrund von blutigem Stuhl im Kindesalter. Die anderen fünf Personen, die sich einer Kopf-CT-Untersuchung unterzogen, wurden zum Zeitpunkt der Kopfprellung im Kindesalter untersucht (Tabelle 3).

Zunächst verglichen wir die Anzahl der altersbereinigten Tr-Aberrationen zwischen den Gruppen mit Schilddrüsenkrebs, Schilddrüsenerkrankungen (nicht Schilddrüsenkrebs) und Kontrollgruppen. Es wurde ein signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen Schilddrüsenkrebs und schilddrüsenbedingte Erkrankungen (p = 0,0124) sowie zwischen den Schilddrüsenkrebs- und Kontrollgruppen (p = 0,0037) festgestellt, nicht jedoch zwischen den Gruppen schilddrüsenbedingter Erkrankungen und Kontrollgruppen (p = 0,7035) ( Abb. 1).

Vergleich der altersbereinigten Häufigkeit translozierter Chromosomen (Tr) (pro 100 Zellen) zwischen drei Gruppen: Schilddrüsenkrebs, Schilddrüsenerkrankungen (nicht Schilddrüsenkrebs) und Kontrollen. Es wurde ein signifikanter Unterschied zwischen der Gruppe mit Schilddrüsenkrebs und schilddrüsenbedingten Erkrankungen (p = 0,0124) sowie zwischen der Gruppe mit Schilddrüsenkrebs und der Kontrollgruppe (p = 0,0037) festgestellt, jedoch nicht zwischen der Gruppe mit schilddrüsenbedingten Erkrankungen und der Kontrollgruppe (p = 0,7035). Der obere Teil des Kästchens zeigt die Position von 75 % und der untere die 25 % des Interquartilbereichs an, die horizontale Linie innerhalb des Kästchens gibt den Medianwert an und die Raute gibt den Mittelwert an. Der Kreis oben ist ein Ausreißer, die Linie über der vertikalen Linie ist der größte Wert, der [die Oberkante des Kastens + Interquartilbereich × 1,5] angibt, und die Linie unter der vertikalen Linie ist der kleinste Wert, der [die Unterkante der Box] angibt Box + Interquartilbereich × 1,5].

Zweitens gab es keinen signifikanten Unterschied in der altersbereinigten Tr-Aberrationshäufigkeit zwischen Männern und Frauen (ergänzende Abbildung S1). Bei Patienten mit Schilddrüsenkrebs oder nicht-Schilddrüsenkrebs wurde eine CT-Untersuchung von Hals und Brust als Teil der standardmäßigen präoperativen Untersuchung durchgeführt, insbesondere bei Patienten mit Schilddrüsenkrebs, von denen 92 % einer CT unterzogen wurden (Abb. 2A).

Vergleich der altersbereinigten Tr-Häufigkeit (pro 100 Zellen) zwischen den drei Gruppen nach Anpassung an das Geschlecht und eine CT-Untersuchung in der Anamnese. (A) Anzahl der Personen in jeder Gruppe mit einer Vorgeschichte einer CT-Untersuchung. (B) Nach Anpassung an das Geschlecht und eine CT-Untersuchung in der Anamnese zeigte der Vergleich der altersbereinigten Tr-Häufigkeit keinen signifikanten Unterschied zwischen der Gruppe mit Schilddrüsenkrebs und schilddrüsenbedingten Erkrankungen (p = 0,0951), zwischen der Gruppe mit Schilddrüsenkrebs und der Kontrollgruppe (S = 0,0657) und zwischen der Schilddrüsenerkrankungs- und der Kontrollgruppe (p = 0,6354). (C) Bei denjenigen, die sich einer CT-Untersuchung unterzogen hatten, zeigte der Vergleich der altersbereinigten Tr-Häufigkeit nach Anpassung an das Geschlecht keinen signifikanten Unterschied zwischen der Gruppe mit Schilddrüsenkrebs und schilddrüsenbedingten Erkrankungen (p = 0,1730), zwischen der Gruppe mit Schilddrüsenkrebs und der Kontrollgruppe ( p = 0,0598) und zwischen der Schilddrüsenerkrankungs- und der Kontrollgruppe (p = 0,3690). Eine Beschreibung der Abbildung finden Sie im Hinweis zu Abb. 1.

In unserer vorherigen Studie berichteten wir über Chromosomenaberrationen aufgrund der Strahlenbelastung während eines einzelnen CT-Scans17,18,19 und empfahlen, die Auswirkungen einer CT-Untersuchung zu berücksichtigen, insbesondere bei Kindern. Tatsächlich gab es einen signifikanten Unterschied in der altersbereinigten Tr-Aberrationshäufigkeit zwischen denjenigen, die sich einer CT-Untersuchung unterzogen und denen, die keine CT-Untersuchung durchführten (ergänzende Abbildung S2). Obwohl es keinen signifikanten Unterschied in der altersbereinigten Häufigkeit von Tr-Aberrationen zwischen Männern und Frauen gab, verglichen wir daher die Häufigkeit (pro 100 Zellen) zwischen Schilddrüsenkrebs, Schilddrüsenerkrankungen (nicht Schilddrüsenkrebs) und Kontrollgruppen nach Anpassung für Geschlecht und Anamnese der CT-Untersuchung. Die Ergebnisse zeigten keinen signifikanten Unterschied zwischen den drei Gruppen (Abb. 2B). Darüber hinaus fanden wir keinen signifikanten Unterschied in der Häufigkeit, als wir die altersbereinigte Häufigkeit von Tr-Aberrationen bei Personen mit einer CT-Untersuchung in der Vorgeschichte verglichen (Abb. 2C).

Zusammenfassend ergab ein Vergleich der altersbereinigten Tr-Aberrationshäufigkeit zwischen den drei Gruppen von Schilddrüsenkrebspatienten, Patienten mit Schilddrüsenerkrankungen (nicht Schilddrüsenkrebs) und den Kontrollpersonen einen leichten Anstieg der altersbereinigten Tr-Bildung bei Patienten mit Schilddrüsenkrebs Krebs, aber der Unterschied war nach Berücksichtigung des Geschlechts und einer Vorgeschichte von CT-Untersuchungen nicht signifikant. Diese Ergebnisse legen nahe, dass vor der Behandlung durchgeführte CT-Untersuchungen möglicherweise die Tr-Bildung bei Patienten mit Schilddrüsenkrebs beeinflusst haben.

Wir haben auch die Tr-Häufigkeit vor der Altersanpassung in denselben drei Gruppen wie oben verglichen und ähnliche Ergebnisse erhalten (ergänzende Abbildung S3).

Der Zweck dieser Studie bestand darin, zu untersuchen, ob die Strahlenbelastung aufgrund des nuklearen Unfalls die Ursache für die höhere Anzahl von Schilddrüsenkrebsfällen ist, die im pädiatrischen TUE-Programm in FP gefunden wurden, verglichen mit der geschätzten Anzahl aus dem Krebsregister6. Mehr als 10 Jahre nach dem GEJE wurde der Zusammenhang zwischen dem Auftreten von Schilddrüsenkrebs und der Schilddrüsenäquivalentdosis nicht vollständig analysiert, da die geschätzten individuellen Schilddrüsenäquivalentdosen auf der Verhaltensumfrage für die 4 Monate unmittelbar nach dem GEJE basieren, die von durchgeführt wurde FP20 wurden nur für etwa 40 % der Patienten mit Schilddrüsenkrebs analysiert14. Alternativ können wirksame Dosen über 250 mSv basierend auf der Anzahl der Tr-Bildungen unter Verwendung von PB-Lymphozyten15 geschätzt werden. Im Gegensatz zur Analyse der Dic-Bildung, die zur Abschätzung der Dosis in der akuten Phase nach Strahlenexposition verwendet wird, ist die Analyse der Tr-Bildung jedoch anfällig für Langzeiteffekte wie Rauchen, Medikamente und natürliche Strahlung. Unsere früheren Studien ergaben eine Zunahme der Dic-Formationen nach einem einzigen CT-Scan17, es war jedoch unmöglich, eine signifikante Zunahme der Tr-Formationen19 zu finden, die theoretisch in etwa gleichem Verhältnis zu Dic-Formationen21,22 entstehen, und wir konnten keine Häufung feststellen Zunahme der Tr-Formationen nach drei aufeinanderfolgenden CT-Scans18. Es wird angenommen, dass der Grund für diese Ergebnisse der Einfluss der oben genannten Störfaktoren ist, insbesondere bei Probanden im mittleren oder höheren Alter. Im Gegensatz dazu waren die anwesenden Probanden jung (Durchschnittsalter etwa 20 Jahre) und wir hielten den Einfluss von Störfaktoren daher für gering. Wenn die Tr-Bildungen in der vorliegenden Studie hauptsächlich durch Strahlenexposition verursacht wurden, wäre die Mehrheit möglicherweise etwa 100 mSv ausgesetzt gewesen, unabhängig von ihrer Vorgeschichte einer CT-Untersuchung, basierend auf den Kalibrierungskurven unserer 23-jährigen gesunden Probanden16 zu hoch im Vergleich zur externen Expositionsdosis, die aus der Verhaltensumfrage geschätzt wurde23,24. Wie wir aus unseren Dosis-Wirkungs-Kurven16 gelernt haben, gibt es auch bei gesunden Probanden altersbedingte Unterschiede in der Tr-Bildung, was dementsprechend darauf schließen lässt, dass eine Dosis-Wirkungs-Kurve für mindestens alle 10 Jahre notwendig sein könnte. Daher ist es schwierig, anhand der Anzahl der Tr-Formationen eine Strahlenexposition unter 100 mSv zu bestimmen.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Studie besteht darin, dass kein Vergleich zwischen zwei Gruppen (Schilddrüsenkrebs und gesunde Kontrollgruppen) durchgeführt wurde, sondern dass die Häufigkeit von Tr-Aberrationen zwischen drei Gruppen verglichen wurde und Patienten mit gutartigen Schilddrüsentumoren und anderen Schilddrüsenerkrankungen umfasste Schilddrüsenkrebs. Anfänglich war die Häufigkeit von Tr-Aberrationen bei Patienten mit Schilddrüsenkrebs signifikant höher (Abb. 1), was unserer Meinung nach auf genetische Instabilität zurückzuführen war, wie dies für viele Krebserkrankungen vorgeschlagen wurde25. Tatsächlich wurde berichtet, dass der bei Patienten in Fukushima festgestellte Schilddrüsenkrebs eine andere genetische Anomalie aufwies als der in Tschernobyl26,27. Es gab jedoch einen signifikanten Unterschied in der Häufigkeit von Tr-Aberrationen zwischen Patienten mit und ohne CT-Untersuchung in der Vorgeschichte (ergänzende Abbildung S2), und der Unterschied war nach Berücksichtigung des Geschlechts und einer CT-Untersuchung in der Vorgeschichte statistisch nicht mehr signifikant (Abb. 2B). ). Darüber hinaus zeigte der Vergleich der Tr-Aberrationshäufigkeit nur bei den Probanden mit einer Vorgeschichte einer CT-Untersuchung keinen signifikanten Unterschied (Abb. 2C).

Fast alle Patienten mit Schilddrüsenkrebs oder gutartigen Schilddrüsentumoren hatten sich vor der chirurgischen Behandlung der Schilddrüse einer CT-Untersuchung unterzogen, bei der es sich hauptsächlich um eine CT des Halses und der Brust handelte. Wie in unseren früheren Studien17,19, in denen Probanden mit dem WAZA-ARI-System analysiert wurden, schätzten wir die effektive Dosis28,29,30 für die CT des Halses auf 7,1 ± 1,3 (Mittelwert ± Standardabweichung) mSv (n = 8). 22,8 ± 9,4 mSv (n = 4) für die CT des Brustkorbs und 54,5 ± 7,9 mSv (n = 3) für die CT vom Brustkorb bis zum Becken. Darüber hinaus betrug die effektive Dosis für den Kopf bei Verwendung der gleichen CT-Ausrüstung wie oben etwa 1,8 mSv für einen Erwachsenen mit normalem japanischem Körperbau. Obwohl WAZA-ARI hätte verwendet werden können, um frühere Expositionsdosen basierend auf den spezifischen Details jeder CT-Scanstelle abzuschätzen, haben wir in der vorliegenden Studie aus folgenden Gründen keine Unterschiede in der Anzahl der CT-Untersuchungen oder CT-Scanstellen berücksichtigt: (1 ) Die CT-Ausrüstung war je nach Einrichtung unterschiedlich; (2) Bei einigen Patienten mit Schilddrüsenkrebs und Nicht-Schilddrüsenkrebs, einschließlich einiger Kontrollpersonen, wurden mehrere CT-Untersuchungen durchgeführt. (3) Die effektive Dosis der Kopf-CT, die bei den Kontrollpersonen häufiger durchgeführt wurde, ist gemäß WAZA-ARI niedriger als bei anderen CT-Scanstellen. und (4) die Schätzung der Strahlenbelastungsdosis unter 100 mSv basierend auf der Anzahl der Tr-Bildungen ist schwierig, wie oben erwähnt.

Wenn die anfänglich höhere Tr-Aberrationshäufigkeit in der Schilddrüsenkrebsgruppe durch die Strahlenbelastung durch den Kernkraftwerksunfall verursacht worden wäre, hätte die Häufigkeit in dieser Gruppe auch nach Berücksichtigung einer CT-Untersuchung in der Anamnese deutlich höher bleiben müssen. Allerdings verschwand der signifikante Unterschied zwischen den drei Gruppen nach Bereinigung um eine CT-Untersuchung in der Anamnese. Darüber hinaus waren die Probanden in dieser Studie jünger als 30 Jahre und der Einfluss von Störfaktoren wird als gering angesehen. Daher gehen wir davon aus, dass die CT-Untersuchungen den größten Einfluss auf das Auftreten chromosomaler Translokationen haben. Dementsprechend gehen wir davon aus, dass die Strahlenexposition bei der CT-Untersuchung die wahrscheinlichste Ursache für die erhöhte Tr-Aberrationshäufigkeit ist.

Leider wurden externe Expositionsdosen auf der Grundlage von Verhaltensumfragen nur bei etwa 28 % der Bewohner von FP23,24 ermittelt, und daher lagen solche Ergebnisse bei den vorliegenden Probanden nicht für die Einbeziehung in diese Studie vor. Allerdings wurde bei mehr als 97 % der Evakuierten, die über Verhaltensumfragen verfügen, die externe Expositionsdosis mit 3 mSv oder weniger angegeben23, und eine Analyse der Repräsentativität der einzelnen externen Dosen hat gezeigt, dass dies der Fall ist, wenn sie in der gleichen Gegend lebten Wo die Bewohner mit bekannten Expositionsdosen zum Zeitpunkt des GEJE lebten, waren ihre Expositionsdosiswerte dieselben wie die der Bewohner mit bekannten Expositionsdosen31. Daher wurde, wie bereits berichtet, kein Zusammenhang zwischen dem Auftreten von Schilddrüsenkrebs bei Kindern in FP und externen Expositionsdosen, absorbierten Dosen in der Schilddrüse oder dem Wohnort gefunden5,7,8,9,10,11. Die Ergebnisse dieser Studie stützen die Behauptung, dass das Auftreten von Schilddrüsenkrebs bei Kindern in FP nicht durch die Strahlenexposition aufgrund des Atomunfalls verursacht wurde.

Im Gegensatz dazu deuten die vorliegenden Ergebnisse darauf hin, dass eine CT-Untersuchung bei jungen Menschen im Alter von ≤ 20 Jahren einen Anstieg der Lymphozyten mit Tr-Bildung im PB induzieren kann. Frühere Studien haben berichtet, dass CT-Untersuchungen bei Kindern das Risiko der Krebsentstehung (insbesondere von Hirntumoren) erhöhen32,33,34, was auf die Möglichkeit hindeutet, dass DNA- oder Chromosomenschäden aufgrund der Strahlenbelastung durch CT-Untersuchungen für die Entstehung von Chromosomenanomalien oder genetischen Veränderungen verantwortlich sein könnten Mutationen. Im Bericht von Pearce MS et al. wurde jedoch nicht dargelegt, warum diese Kinder sich einer CT-Untersuchung unterziehen mussten32. Wenn andererseits Kinder mit krebsprädisponierenden Faktoren (PFs) wie angeborenen genetischen Anomalien und Immunschwäche ausgeschlossen wurden, gab es keinen Zusammenhang zwischen der CT-Untersuchung und dem Risiko, an Krebs zu erkranken34. Dies könnte umgekehrt darauf hindeuten, dass Kinder mit PFs bei CT-Untersuchungen einem Risiko für die Entwicklung von Krebs ausgesetzt wären. In einer kürzlich durchgeführten Studie wurde berichtet, dass die Strahlendosis aus Kopf- und Hals-CT-Untersuchungen vor dem 22. Lebensjahr mit der späteren Entwicklung von Hirntumoren verbunden ist35. Die Studie umfasste einen Beobachtungszeitraum von 5 Jahren nach der CT-Untersuchung, um latenten Krebs zum Zeitpunkt des CT-Scans auszuschließen, und es ist von Interesse, dass das übermäßige relative Risiko (ERR) für einen Hirntumor in 5 bis > 10 Jahren am höchsten war und am niedrigsten in \(\ge \) 15 Jahren seit der Exposition. Daher ist es wichtig, die medizinische Belastung durch eine CT-Untersuchung zu minimieren, insbesondere bei jungen Menschen.

Zusammenfassend stützt die Analyse der Tr-Aberrationshäufigkeit mithilfe von PB-Lymphozyten, einem Indikator der Strahlenexposition, die Behauptung, dass es bei pädiatrischen Schilddrüsenkrebspatienten im Vergleich zur Kontrolle keine Hinweise auf eine zusätzliche Exposition ohne CT-Untersuchungen gab. Darüber hinaus ist zu beachten, dass die medizinische Belastung durch CT-Scans bei Kindern und Jugendlichen Auswirkungen auf Chromosomen oder Gene haben kann.

Die Verwendung von Proben und Krankenakten in dieser Studie wurde von der Ethikkommission der Fukushima Medical University School of Medicine genehmigt (Genehmigungsnr. 2654). Für die Analyse ihrer PB-Proben wurde von allen Teilnehmern eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt, und die Protokolle wurden gemäß den genehmigten Richtlinien des Council for International Organizations of Medical Science36 durchgeführt.

Einwohner, die zum Zeitpunkt der GEJE in FP unter 18 Jahre alt sind, unterziehen sich der TUE (Primäruntersuchung). Wenn Knötchen gefunden werden, wird eine detailliertere TUE (Bestätigungsuntersuchung) und gegebenenfalls eine Feinnadelaspirationszytologie (FNAC) gemäß den Leitlinien für Schilddrüsenerkrankungen durchgeführt7,37,38. Bei der Diagnose Krebs unterzieht sich der Patient einer chirurgischen Behandlung des Tumors gemäß den Leitlinien für Schilddrüsenerkrankungen5,7. Ursprünglich wurden 40 Patienten mit Schilddrüsenkrebs eingeschlossen, einer wurde jedoch aufgrund einer Vorgeschichte von Strahlentherapie und Chemotherapie wegen eines Gehirntumors ausgeschlossen. Ein weiterer Patient wurde ausgeschlossen, da der Patient außerhalb von FP gefunden wurde und nichts mit dem TUE-Programm in FP zu tun hatte. Als Kontrollen haben wir 32 gesunde Studenten über 20 Jahre von der Medizinischen Universität Fukushima aufgenommen, aber ein Patient mit einer Vorgeschichte einer CT-Untersuchung wurde aufgrund einer Vorgeschichte einer Operation wegen eines Gebärmutterhalstumors im Kindesalter ausgeschlossen.

In die Analysen wurden drei Gruppen einbezogen: die Gruppe mit Schilddrüsenkrebs (n = 38; 15 Männer, 23 Frauen; Altersspanne 12–26 Jahre; Durchschnittsalter 18 Jahre), die Gruppe mit Schilddrüsenerkrankungen (nicht Schilddrüsenkrebs) ( n = 30; 6 Männer, 24 Frauen; Altersspanne 15–28 Jahre; Durchschnittsalter 21 Jahre) und die Kontrollgruppe (n = 31; 20 Männer, 11 Frauen; Altersspanne 20–23 Jahre; Durchschnittsalter 22). Jahre). Die Anzahl der CT-Untersuchungen und Untersuchungsstellen vor der Probenentnahme sind für Patienten mit Schilddrüsenkrebs, Patienten mit Schilddrüsenerkrankungen (nicht Schilddrüsenkrebs) und Personen der Kontrollgruppe in den Tabellen 1, 2 und 3 dargestellt. Zum Schutz individueller Informationen sind in diesen Tabellen keine Altersangaben enthalten.

Mononukleäre Blutzellen wurden aus heparinisierten PBs unter Verwendung von BD Vacutainer CPT-Röhrchen (BD Biosciences, San Jose, CA, USA) gemäß den Anweisungen des Herstellers isoliert. Die Zellen wurden in RPMI 1640-Medium (Nacalai Tesque, Kyoto, Japan) suspendiert, das 20 % fötales Rinderserum (Equitech Bio, Keilor East, Australien), 2 % Phytohämagglutinin-HA15 (Remel, Lenexa, KS, USA) und 60 μg/g enthielt. ml Kanamycin-Lösung (Life Technologies, Carlsbad, CA, USA) in einem 15-ml-Falcon-Röhrchen. Lymphozyten wurden in einem mit 5 % angefeuchteten CO2-Inkubator bei 37 °C 48 Stunden lang kultiviert. Metaphasezellen der ersten Teilung wurden durch 48-stündige Behandlung der Kultur mit Colcemid (Endkonzentration 0,05 μg/ml; Life Technologies) erhalten. Bei Proben unter 18 Jahren wurde in den letzten 24 Stunden Colcemid zugesetzt, um eine Überkontraktion zu verhindern.

Nach 48 Stunden Kultur wurden die Zellen geerntet, mit 0,075 M KCL behandelt und mit Methanol/Essigsäure (3:1) gemäß dem zytogenetischen Standardverfahren fixiert15,39. Abschließend wurden die Zellpellets je nach Größe der Pellets in 1–2 ml Fixiermittel suspendiert. Ein Tropfen (ca. 20 μL) der Suspension wurde auf einen Objektträger gegeben und auf einem Wasserbad ausgebreitet.

Zur Aushärtung wurde jeder Objektträger zunächst mindestens 1 Stunde lang bei 65 °C getrocknet. Als nächstes wurden 6–7 μl einer maßgeschneiderten XCP-Mix-Sondenlösung (Mix-#1R-#2G-#4RG; MetaSystems, Altlußheim, Deutschland) pro 22 × 22 mm große Fläche aufgetragen und der Objektträger mit einem Glas abgedeckt Deckglas aufgelegt und mit Papierbindemittel versiegelt. Nachfolgende Arbeiten wurden gemäß den Anweisungen des Herstellers durchgeführt. Kern-DNA wurde denaturiert, indem die Objektträger 2 Minuten lang auf einer Heizplatte bei 75 °C inkubiert wurden, gefolgt von einer Inkubation über Nacht bei 37 °C in einer feuchten Kammer, um die Hybridisierung zu ermöglichen. Die Glasdeckgläser wurden entfernt und die Objektträger 2 Minuten lang in 0,4 × SSC bei 72 °C gewaschen. Nach dem Abtropfen wurden die Objektträger dann 30 s lang in 2 × SSC/0,05 % Tween-20 bei Raumtemperatur (RT) gewaschen. Anschließend wurden die Objektträger kurz in destilliertem Wasser gespült, um Kristallbildung zu vermeiden, und dann bei RT an der Luft getrocknet. Abschließend wurden die Zellkerne mit DAPI-haltigem Vectashield-Montagemedium (Vector, Burlingame, USA) gegengefärbt und die Objektträger mit einem Glasdeckglas abgedeckt und mit Nagellack versiegelt.

Kurz nach Abschluss der Chromosomenpräparationen wurden FISH-Bilder im AutoCapt-Modus mit zwei Sätzen AXIO Imager Z2-Mikroskopen (Carl Zeiss AG, Oberkochen, Deutschland) aufgenommen, die mit CCD-Kameras und Metafer 4-Software (MetaSystems GmbH, Altlußheim, Deutschland) ausgestattet waren. Metaphasezellen wurden für die Bewertung im manuellen Modus ausgewählt. Die Chromosomenanalyse wurde gemäß dem Handbuch der Internationalen Atomenergie-Organisation (IAEA) (IAEA 2001)39 von einem geschulten, erfahrenen Beobachter durchgeführt, der keine Informationen über den Hintergrund der Probanden hatte.

In unserer vorherigen Studie analysierten wir die Dic-Bildung mittels Giemsa-Färbung und Centromer-FISH und analysierten 2000 Metaphasen pro Patient17,18,19. Um die Anzahl der zwischen der Dic- und Tr-Analyse analysierten Zellen abzugleichen, analysierten wir dementsprechend etwa 5.000 Zellen, was einer Gesamtgenomanalyse von fast 2.000 Zellen entsprach (Tabellen 1, 2 bzw. 3).

Für die Chromosomenanalyse wurden nur Metaphasenfiguren mit etwa 44–46 Chromosomen ausgewählt. Es wurden einige klonale Chromosomenaberrationen vermutet, wir haben die Anzahl der Tr jedoch nicht entsprechend korrigiert. Daher wurden Zellen mit drei Chromosomenpaaren (1, 2 und 4), die in drei verschiedenen Farben gefärbt waren, für die Analyse ausgewählt. Metaphasezellen, die Tetraploidie zeigten, wurden bei der Analyse nicht berücksichtigt. Wenn kein translozierter Chromosomenpartner gefunden wurde, wurde dies als einseitig (nicht reziprok) gezählt; Als der Partner gefunden wurde, wurde er als zweiseitig (reziprok) gezählt. Und in beiden Fällen wurde es als ein transloziertes Chromosom gezählt. Bei komplexen Chromosomenanomalien wurde die Translokationszahl anhand der Anzahl der Farbkontakte (NCJ)40 ermittelt. Beispielsweise weist ein NCJ von 1 oder 2 auf eine Translokation hin, ein NCJ von 3 oder 4 auf zwei Translokationen, ein NCJ von 5 oder 6 auf drei Translokationen und so weiter.

Zur Bewertung basierte die Formel zur Berechnung der Häufigkeit von Translokationen im gesamten Genom (FG) auf der folgenden Formel, wobei drei Farben (Chromosom 1, rot; Chromosom 2, grün; Chromosom 4, gelb) für die erkannten Translokationen verwendet wurden:

FG: die vollständige Genomaberrationshäufigkeit, Fp: die durch FISH erkannte Translokationshäufigkeit, fp: der Anteil des hybridisierten Genoms unter Berücksichtigung des Geschlechts des Subjekts (weiblich: fp = 0,2234, männlich: fp = 0,2271).

Der Anteil der Chromosomen 1, 2 und 4 am Genom beträgt etwa 23 %. Daher wird FG durch die folgende Formel bestimmt:

Um die Zellzahlen der Analyse zu vereinheitlichen, haben wir FG anhand der 2000-Zellen-Äquivalente bestimmt, die gemäß den obigen Formeln für Frauen bzw. Männer erhalten wurden. Darüber hinaus wurde die altersbereinigte Tr-Häufigkeit basierend auf der Methode von Sigurdson et al.41 bestimmt.

Zunächst wurden Unterschiede in der altersbereinigten Tr-Aberrationshäufigkeit zwischen Personen mit und ohne CT-Untersuchung in der Vorgeschichte sowie zwischen Männern und Frauen mit dem Student-t-Test analysiert. Anschließend wurden Unterschiede in der altersbereinigten Häufigkeit von Tr-Aberrationen zwischen Patienten mit Schilddrüsenkrebs, Schilddrüsenerkrankungen (nicht Schilddrüsenkrebs) und Kontrollpersonen mithilfe der ANOVA getestet. Wenn der ANOVA-Test signifikant war, wurden die Unterschiede zwischen den Gruppen mit dem Tukey-Test verglichen. Da sich eine CT-Untersuchung in der Vorgeschichte auf die altersbereinigte Tr-Häufigkeit auswirkte, führten wir dieselben Vergleiche nur bei Patienten mit CT-Untersuchungen in der Vorgeschichte durch. Darüber hinaus wurden Unterschiede in der altersbereinigten Häufigkeit von Tr-Aberrationen zwischen Patienten mit Schilddrüsenkrebs, schilddrüsenbedingten Erkrankungen (nicht Schilddrüsenkrebs) und Kontrollpersonen von ANCOVA nach Anpassung an Geschlecht und CT-Untersuchungsgeschichte verglichen. Für alle statistischen Analysen wurde SAS Version 9.4 (SAS Institute, Cary, NC, USA) verwendet, mit zweiseitigen Wahrscheinlichkeitswerten für die statistischen Tests. P-Werte unter 0,05 wurden als statistisch signifikant angesehen.

Die im Rahmen der aktuellen Studie generierten und/oder analysierten Datensätze sind nicht öffentlich verfügbar, da [selbst in der Präfektur Fukushima die Zahl der Schilddrüsenkrebspatienten begrenzt ist und das Risiko besteht, dass einzelne Personen identifiziert werden könnten, was zu schädlichen Gerüchten führen könnte Die Informationen dürfen nicht weitergegeben werden. Tatsächlich haben einige Patienten Rechtsstreitigkeiten mit dem Atomkraftwerksbetreiber Fukushima, sind aber auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

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Diese Arbeit wurde teilweise durch einen Zuschuss zur strategischen Forschungsförderung der Fukushima Medical University School of Medicine und des Network-type Joint Usage/Research Center for Radiation Disaster Medical Science unterstützt.

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Akira Sakai, Naohiro Tsuyama und Misaki Sugai-Takahashi

Abteilung für Epidemiologie, Fukushima Medical University School of Medicine, Fukushima, Japan

Tetsuya Ohira

Abteilung für radiologische Wissenschaften, Fukushima Medical University School of Health Sciences, Fukushima, Japan

Takashi Ohba

Abteilung für Radioonkologie, Southern Tohoku General Hospital, Sendai, Japan

Yusuke Azami

Abteilung für Schilddrüse und Endokrinologie, Fukushima Medical University School of Medicine, Fukushima, Japan

Yoshiko Matsumoto, Iwadate Manabu und Satoshi Suzuki

Abteilung für Pädiatrie, Fukushima Medical University School of Medicine, Fukushima, Japan

Maki Sato und Mitsuaki Hosoya

Abteilung für Strahlenphysik und Chemie, Fukushima Medical University School of Medicine, Fukushima, Japan

Tetsuo Ishikawa

Abteilung für Schilddrüsenbehandlung, Fukushima Medical University School of Medicine, Fukushima, Japan

Shinichi Suzuki

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Konzeptualisierung, AS; Untersuchung, AS, YM, IM, SS, MS, MH, TI und SS; Validierung, AS und NT; Methodik, NT, TO, YA und M.ST.; Schreiben – Originalentwurf und Bearbeitung, AS-Finanzierung, AS, NT, TO, M.ST., YA, SS, MS, MH, TI und SS; Projektverwaltung, AS

Korrespondenz mit Akira Sakai.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Sakai, A., Tsuyama, N., Ohira, T. et al. Kein Anstieg translozierter Chromosomenaberrationen, ein Indikator für die Belastung durch ionisierende Strahlung, bei Schilddrüsenkrebs bei Kindern in der Präfektur Fukushima. Sci Rep 13, 14254 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-41501-x

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Eingegangen: 08. April 2023

Angenommen: 28. August 2023

Veröffentlicht: 31. August 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-41501-x

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