Radiation metabolomics in the quest of cardiotoxicity biomarkers: the review

心脏毒性 电离辐射 代谢组学 生物标志物 医学 生物信息学 计算生物学 毒性 药理学 生物 毒理 生理学 内科学 辐照 生物化学 物理 核物理学
作者
Michalina Gramatyka,Maria Sokół
出处
期刊:International Journal of Radiation Biology [Taylor & Francis]
卷期号:96 (3): 349-359 被引量:14
标识
DOI:10.1080/09553002.2020.1704299
摘要

Purpose: Ionizing radiation is a risk factor to the whole organism, including the heart. Cardiac damage is considered to be a late effect of radiation exposure. While the acute cardiotoxicity of high doses is well characterized, the knowledge about nature and magnitude of the cardiac risk following lower doses exposure is incomplete. It has been shown that the cardiotoxic effects of radiation are source-, dose- and time-dependent. This paper provides an overview on these dependencies with regard to the molecular responses at the cellular and tissue levels. Main focus is put on the Nuclear Magnetic Resonance (NMR)-based and Mass Spectrometry (MS)-based metabolomic approaches in search of toxicity markers of relatively small doses of radiation.Conclusions: Available literature indicates that radiation exposure affects metabolites associated with: energy production, degradation of proteins and cell membranes, expression of proteins and stress response. Such effects are common for both animal and human studies. However, the specific metabolic response depends on several factors, including the examined organ. Radiation metabolomics can be used to explain the mechanisms of development of radiation-induced heart disease and to find an organ-specific biomarker of radiation exposure. The main aim of this review was to collect the information on the human cardiotoxicity biomarkers. In addition it also summarizes results of the studies on the metabolic responses to ionizing radiation for other organs, as well as the comparative data concerning animal studies.
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