Purpose: During head and neck cancer treatment, the radiation response of the oral mucosa represents a frequent early side effect. Besides radiation-induced inhibition of proliferation, various other cellular responses occur. The radiation response of adherens and tight junction proteins was so far mostly investigated with large single-dose irradiation protocols, in vivo and in vitro. Therefore, the current study was initiated to investigate the impact of daily fractionated irradiation on the expression of adherens and tight junction proteins in vivo.
Materials and methods: Fractionation with 5 × 3 Gy/week (days 0-4, 7-11) was given to the snouts of mice. Groups of 5 animals per day were euthanized every second day between day 0 (unirradiated controls) and day 14, and their tongues subjected to histological processing. Adherens junction marker (β-catenin and E‑cadherin) and tight junction marker (claudin-1 and occludin) expression was analysed in the oral mucosa of unirradiated controls and during two weeks of fractionated irradiation.
Results: Adherens as well as tight junction marker proteins were rapidly and consistently upregulated in both the germinal as well as the functional layer of the oral mucosa. This represents a previously unknown parameter of the epithelial radiation response to clinically relevant fractionation protocols.
Conclusion: Fractionated irradiation significantly enhanced the expression of all proteins investigated. This study revealed a new parameter of the epithelial radiation response to fractionated irradiation.
Zielsetzung: Während der Behandlung von Kopf-Hals-Tumoren repräsentiert die Strahlenreaktion der Mundschleimhaut eine häufige und frühe Nebenwirkung. Abgesehen von strahleninduzierter Inhibierung der Zellteilung finden zahlreiche andere zelluläre Reaktionen statt. Die Strahlenreaktion von Zellverbindungsproteinen wurde bisher größten Teils – sowohl in vivo als auch in vitro – mit großen Einzeldosisprotokollen untersucht. Daher wurde die vorliegende Studie initiiert, um den Einfluss täglicher fraktionierter Bestrahlung auf die Expression der Zellverbindungsproteine in vivo zu untersuchen.
Material und Methoden: Täglich fraktionierte Bestrahlung mit 5 × 3 Gy/Woche (Tage 0–4, 7–11) wurde auf die Schnauzen der Mäuse appliziert. Gruppen von 5 Mäusen pro Tag wurden jeden zweiten Tag zwischen Tag 0 und Tag 14 euthanasiert und ihre Zungen histologische aufbereitet. Die Expression von Markern für Adherens Junctions (β-Catenin und E‑Cadherin) sowie für Tight Junctions (Claudin-1 und Occludin) wurde in der Mundschleimhaut von nichtbestrahlten Kontrollen und über einen Fraktionierungszeitraum von 2 Wochen analysiert.
Ergebnisse: Adherens- als auch Tight-Junction-Marker wurden sowohl in der germinativen als auch der funktionellen Schicht der oralen Schleimhaut rapide und beständig hochreguliert. Dies repräsentiert einen bisher unbekannten Parameter der epithelialen Strahlenreaktion auf klinisch relevante Fraktionierungsprotokolle.
Schlussfolgerung: Fraktionierte Bestrahlung steigerte signifikant die Expression aller untersuchten Proteine. Diese Studie offenbarte einen neuen Parameter der epithelialen Strahlenreaktion nach fraktionierter Bestrahlung.
Keywords: Adherens junctions; Fractionated irradiation; Mouse model; Oral mucositis; Tight junctions.