Background and purpose Current studies have substantiated the sparing effect of ultra-high dose rate irradiation (FLASH) in various organs including the brain, lungs, and intestines. Whether this sparing effect extends to esophageal tissue remains unexplored. This study aims to compare the different responses of esophageal tissue in histological and protein expression levels following conventional dose rate irradiation (CONV) and FLASH irradiation to ascertain the presence of a sparing effect. Methods and materials C57 female mice were randomly divided into three groups: control, CONV, and FLASH groups. The chest region of the mice in the radiation groups was exposed to a prescribed dose of 20 Gy using a modified electron linear accelerator. The CONV group received an average dose rate of 0.1 Gy/s, while the FLASH group received an average dose rate of 125 Gy/s. On the 10th day after irradiation, the mice were euthanized and their esophagi were collected for histopathological analysis. Subsequently, label-free proteomic quantification analysis was performed on esophageal tissue. The validation process involved analyzing transmission electron microscopy images and utilizing the parallel reaction monitoring method. Results Histopathology results indicated a significantly lower extent of esophageal tissue damage in the FLASH group compared to the CONV group ( p < 0.05). Label-free quantitative proteomic analysis revealed that the sparing effect observed in the FLASH group may be attributed to a reduction in radiation-induced protein damage associated with mitochondrial functions, including proteins involved in the tricarboxylic acid cycle and oxidative phosphorylation, as well as a decrease in acute inflammatory responses. Conclusions Compared with CONV irradiation, a sparing effect on esophageal tissue can be observed after FLASH irradiation. This sparing effect is associated with alleviated mitochondria damage and acute inflammation.

Cdon and boc are members of the cell adhesion molecule subfamily III Ig/fibronectin. Although they have been reported to be involved in muscle and neural development at late developmental stage, their early roles in embryonic development remain unknown. Here, we discovered that in zebrafish, cdon , but not boc , is expressed in dorsal forerunner cells (DFCs) and the epithelium of Kupffer’s vesicle (KV), suggesting a potential role for cdon in organ left-right (LR) patterning. Further data showed that liver and heart LR patterning were disrupted in cdon morphants and cdon mutants. Mechanistically, we found that loss of cdon function led to defect in DFCs clustering, reduced KV lumen, and defective cilia, resulting in randomized Nodal/spaw signaling and subsequent organ LR patterning defects. Additionally, predominant distribution of a cdon morpholino (MO) in DFCs caused defects in DFC clustering, KV morphogenesis, cilia number/length, Nodal/spaw signaling, and organ LR asymmetry, similar to those observed in cdon morphants and cdon −/− embryos, indicating a cell-autonomous role for cdon in regulating KV formation during LR patterning. In conclusion, our data demonstrate that during gastrulation and early somitogenesis, cdon is essential for proper DFC clustering, KV formation, and normal cilia, thereby playing a critical role in establishing organ LR asymmetry.

Abstract Cdon and boc are members of the cell adhesion molecule subfamily III Ig/fibronectin. Although they were reported to be involved in muscle and neural development at late developmental stage, while their early roles in embryonic development are unknown. Here we discovered that zebrafish cdon but not boc was expressed in dorsal forerunner cells (DFCs) and epitheliums of Kupffer’s vesicle (KV), implying the possible role of cdon in organ LR patterning. Further data showed that the liver and heart LR patterning was disturbed in cdon morphants and cdon mutants. Mechanically, we found that cdon loss of function led to dispersed DFCs migration, smaller KV and defective ciliogenesis, which resulting in randomized Nodal/spaw signaling and the sequential organ LR patterning defect. Finally, predominant distribution of a cdon MO in DFCs led to defects in DFCs migration, KV morphogenesis/ciliogenesis, Nodal/spaw signaling and organ LR asymmetry, being similar to those in cdon morphants and cdon -/- embryos, indicating a cell-autonomous role of cdon in regulating KV formation and ciliogenesis during LR patterning. In conclusion, our data demonstrated that, during gastrulation stage and early somitogenesis stage, cdon is required for proper DFCs migration, KV formation and ciliogenesis, thus playing an important role in setting up organ LR asymmetry.