Bryansk, Bryansk, Russian Federation
Purpose: Observe the changes in the structural and functional organization of the sensomotor cortex neurons throughout the post-radiation period. Material and methods: White male rats (120 animals) were irradiated on the “Hizatron» γ-rays 60Co single dose of 0.5 Gy with a dose rate of 0.5 Gy/h. Material taken away by 100 min; 5 hr; 1, 3, 7 and 14 days, 1, 6, 12 and 18 months after irradiation. Counted the number of neurons with different tinctorial properties, was calculated the nerve cell index, morphometric characteristics of nerve cells and content of nucleic acids. The obtained data were statistically processed, followed by mathematical modeling. Results: By the end of the post-radiation period the number of normochromic neurons decreased due to increasing the number of hyper- and hypochromic cells, as well as their destructive forms. In animals as the control and exposed groups values nerve-cell index decrease with age. In control and exposed groups of rats values nerve-cell index decrease with age. The dynamics of the cytoplasm shows a negative correlation with an index of the contents of cytoplasmic RNA. By the end of the experiment the content of RNA in the cytoplasm of neurons corresponded to the age control. Profile index of nuclear DNA in all periods of post-radiation is negatively correlated with cross-sectional area of the nuclei. The amplitude of fluctuations in the size of nucleoli of neurons was significantly greater than the corresponding figure in the cytoplasm and nuclei. In the period from 6 to 18 months post-radiation period RNA content in the nucleolus had a positive correlation with the index size. Immediately after the exposure indicator nucleocytoplasmic index exceeded the reference values, subsequently decreased, and by the end of postradiation period – almost matched up to it. Nucleolus-nuclear index immediately after irradiation not changed, in subsequent periods had a phase-change, but at 18 months matched to age-control. Conclusion: Research has shown that neuromorphological effects were nonlinear stochastic nature, and exposure to these parameters had no significant effect on neurons. However, some indicators are not always consistent with the age-control, which could affect their functional activity.
neurons, sensomotor cortex, ionizing radiation, neuromorphological effects
Несмотря на значительное количество работ по исследованию влияния ионизирующего излучения в различных дозах на структурно-функциональную организацию ЦНС, эксперименты, в которых прослеживались изменения в нейронах от облучения и на протяжении длительного периода жизни, в частности, после облучения в диапазоне малых и средних доз, достаточно редки. Ранее проведенные аналогичные исследования по дозам от 2 до 1000 Гр не позволяют провести сравнительную оценку полученных результатов. Нами накоплен экспериментальный материал, где основное внимание уделено выявлению изменений в различных отделах головного мозга после облучения в дозе 0,5 Гр, не вызывающей детерминировано обусловленных последствий у экспериментальных животных. Установлено, что нервные клетки реагируют на действие радиационного фактора рядом неспецифических изменений, которые имеют нелинейный характер, не зависят от режима, дозы и мощности дозы облучения. В то же время, не все нейроморфологические показатели соответствуют возрастному контролю в различные сроки наблюдения, что требует дальнейшего изучения. Нет пока четкого представления и о реакции различных в функциональном отношении нейронов III (малые пирамидные нейроны) и V (большие пирамидные нейроны) слоев сенсомоторной коры.
1. Antipov V.V., Davydov B.I., Ushakov I.B., Fedorov V.P. Dejstvie faktorov kosmicheskogo poleta na central’nuju nervnuju sistemu: strukturno-funkcional’nye aspekty radiomodificirujushhego vlijanija: monografija // Problemy kosmicheskoj biologii. T. 66. - L.: Nauka, 1989. 328 s.
2. Grigor’ev Ju.G. Somaticheskie jeffekty hronicheskogo gammaobluchenija: monografija. - M.: Jenergoatomizdat, 1986. - 195 s.
3. Davydov B.I., Ushakov I.B., Fedorov V.P. Radiacionnoe porazhenie golovnogo mozga: monografija. - M.: Jenergoatomizdat, 1991. 240 s.
4. Fedorov V.P. Dinamika patomorfologicheskih izmenenij v golovnom mozge krys v zavisimosti ot dozy obluchenija // Radiobiologija. 1990. T. 30. № 3. S. 378-384.
5. Ushakov I.B., Fedorov V.P., Saurina O.S. Radiacionnye morfofunkcional’nye jeffekty mozga: monografija. - Voronezh: Nauchnaja kniga, 2010. - 287 s.
6. Sgibneva N.V., Fedorov V.P. Morfofunkcional’noe sostojanie sensomotornoj kory posle malyh radiacionnyh vozdejstvij: monografija. - Voronezh: Nauchnaja kniga, 2013. 252 s.
7. Ushakov I.B., Fedorov V.P. Malye radiacionnye vozdejstvija i mozg: monografija [pod red. prof. A.S. Shtemberga]. - Voronezh: Nauchnaja kniga, 2015. 536 s.
8. Gundarova O.P., Fedorov V.P., Afanas’ev R.V. Ocenka psihonevrologicheskogo statusa likvidatorov radiacionnyh avarij: monografija. - Voronezh: Nauchnaja kniga, 2012. - 232 s.
9. Maslov N.V., Fedorov V.P., Afanas’ev R.V. Morfofunkcional’noe sostojanie temennoj kory pri dejstvii malyh doz ionizirujushhego izluchenija: monografija. - Voronezh: Nauchnaja kniga, 2012. 228 s.
10. Boltenkov E.M., Fedorov V.P. Golovnoj mozg cheloveka kak ob#ekt razvitoj biologicheskoj teorii // Novosti klinicheskoj citologii Rossii. 1992. T. 2. № 2. S. 74-79.
11. Mezhdunarodnye rekomendacii po provedeniju medikobiologicheskih issledovanij s ispol’zovaniem zhivotnyh, 1985. [Jelektronnyj resurs] Rezhim dostupa: http://window.edu. ru/resource/442/42442/files/gl14.pdf; Prikaz MZ RF № 267 ot 19.06.2003., Ob utverzhdenii pravil laboratornoj praktiki. [Jelektronnyj resurs] Rezhim dostupa: http://www.webapteka. ru/phdocs/doc5026.html
12. Chizhenkova R.A. Strukturno-funkcional’naja organizacija sensomotornoj kory: monografija. - M.: Nauka, 1986. - 240 s.
13. Fedorov V.P., Sgibneva N.V., Maslov N.V. Citoarhitektonika i anatomicheskie orientiry lissencefal’nogo mozga // Sovremennye napravlenija issledovanij funkcional’noj mezhpolusharnoj asimmetrii: mater. Vseros. konf. - Moskva, 2010. - S. 501-503.
14. Lilli R. Patogistologicheskaja tehnika i prakticheskaja gistologija / R. Lilli: per. s angl. - Moskva: Mir, 1969. - 512 s.
15. Fedorov V.P., Petrov A.V., Stepanjan N.A. Jekologicheskaja nejromorfologija. Klassifikacija tipovyh form morfologicheskoj izmenchivosti CNS pri dejstvii antropogennyh faktorov // Zhurnal teoreticheskoj i prakticheskoj mediciny. 2003. T. 1. № 1. S. 62-66.
16. Shefer V.F. Nervno-kletochnyj indeks // Arhiv anatomii, gistologii i jembriologii. 1980. 78. № 4. S. 48-50.
17. Fedorov V.P., Gundarova O.P., Sgibneva N.V., Maslov N.V. Radiacionno-inducirovannye i vozrastnye izmenenija nejronov mozzhechka // Medicinskaja radiologija i radiacionnaja bezopasnost’. 2015. T 60. № 4. S. 12-18.
18. Manina A.A. Ul’trastrukturnye izmenenija i reparativnye processy v CNS pri razlichnyh vozdejstvijah: monografija. - L.: Medicina, 1971. 187 s.
19. Zhabotinskij Ju.M. Normal’naja i patologicheskaja morfologija nejrona: monografija. - L.: Medicina, 1965. 323 s.
20. Fedorenko B.S. Morfologicheskie i citogeneticheskie narushenija u krys, nahodjashhihsja v uslovijah povyshennogo radiacionnogo fona na protjazhenii dlitel’nogo vremeni // Aviakosmicheskaja i jekologicheskaja medicina. 2002. T. 36. № 1. S. 21-22.
