сотрудник
Дубна, г. Москва и Московская область, Россия
сотрудник
г. Москва и Московская область, Россия
сотрудник
г. Москва и Московская область, Россия
сотрудник
Ассоциация медицинских физиков России (президент)
сотрудник
Россия
сотрудник
Россия
сотрудник
г. Москва и Московская область, Россия
сотрудник
г. Москва и Московская область, Россия
УДК 61 Медицина. Охрана здоровья
ГРНТИ 76.03 Медико-биологические дисциплины
ГРНТИ 76.33 Гигиена и эпидемиология
ОКСО 14.04.02 Ядерные физика и технологии
ОКСО 31.06.2001 Клиническая медицина
ОКСО 32.08.12 Эпидемиология
ОКСО 31.08.08 Радиология
ББК 51 Социальная гигиена и организация здравоохранения. Гигиена. Эпидемиология
ББК 534 Общая диагностика
ТБК 5708 Гигиена и санитария. Эпидемиология. Медицинская экология
ТБК 5712 Медицинская биология. Гистология
ТБК 5734 Медицинская радиология и рентгенология
ТБК 6212 Радиоактивные элементы и изотопы. Радиохимия
Цель: Оценка воздействия γ-квантов 60Co на динамику обмена нейромедиаторов в головном мозге крыс разных возрастных категорий. Материал и методы: В эксперименте использовано 20 самцов крыс линии Спрег-Доули с массой тела 190–210 г. В двухмесячном возрасте животные подвергались однократному тотальному облучению γ-квантами 60Co в дозе 1 Гр. Через 30 и 90 сут после облучения крысы забивались методом декапитации. Возраст крыс, в котором проводились тесты, составлял в среднем три и пять месяцев. Динамика нейромедиаторного обмена исследовалась путём определения концентрации моноаминов (дофамина, норадреналина, серотонина) и их метаболитов в четырёх структурах головного мозга животных: префронтальная кора, гипоталамус, гиппокамп и стриатум. Содержание веществ оценивалось методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с электрохимической детекцией. Результаты измерений подвергались статистической обработке c использованием однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA). Результаты: Наиболее существенная модификация динамики нейромедиаторного обмена наблюдалась в префронтальной коре, гипоталамусе и гиппокампе, что свидетельствует о чувствительности этих структур к γ-облучению в дозах порядка 1 Гр. Обнаружено, что в исследованных отделах мозга воздействие γ-квантов слабо влияет на общую направленность изменений после облучения, однако в возрастном аспекте характер метаболизма нейромедиаторов меняется по многим параметрам. Сравнение полученных результатов с данными наших ранее проведённых экспериментов по исследованию воздействия ускоренных ионов углерода показывает, что влияние γ-излучения на временнýю динамику нейромедиаторного обмена менее существенно по сравнению с воздействием тяжёлых ядер. Выводы: На основании проведённых исследований сделано предположение о том, что более существенные нарушения в работе медиаторных систем в результате воздействия тяжёлых ионов приводят к более интенсивной реализации компенсаторно-восстановительных процессов, что может быть причиной модификации нормальной динамики нейромедиаторного обмена в исследованном пострадиационном периоде.
центральная нервная система, ионизирующие излучения, поздние эффекты, моноамины, метаболиты
В последние годы накапливаются данные, свидетельствующие о высокой чувствительности отдельных элементов центральной нервной системы (ЦНС) к повреждающему действию ионизирующей радиации. Актуальность изучения разнообразных нейрорадиобиологических эффектов определяется рядом научно-практических задач, среди которых важное место занимает планирование сеансов радиотерапии и радиохирургии, обеспечение радиационной безопасности персонала, работающего в полях излучений физических установок, подготовка межпланетных пилотируемых полётов.
1. ГригорьевЮ.Г., Ушаков И.Б., Красавин Е.А. и соавт. Космическая радиобиология за 55 лет(к 50-летию ГНЦ РФ-ИМБП РАН). - М.: Экономика. 2013. 303 с.
2. Yin E.,Nelson D.O., Coleman M.A. et al. Gene expression changes in mouse brain afterexposure to low-dose ionizing radiation // Int. J. Radiat. Biol. 2003. Vol. 79.P. 759-775.
3. SanchezM.C., Benitez A., Ortloff L., Green L.M. Alterations in glutamate uptake inNT2-derived neurons and astrocytes after exposure to gamma radiation // Radiat.Res. 2009. Vol. 171. P. 41-52.
4. BrittenR.A., Davis L.K., Johnson A.M., et al. Low (20 cGy) doses of 1 GeV/u(56)Fe-particle radiation lead to a persistent reduction in the spatiallearning ability of rats // Radiat. Res. 2012. Vol. 177. P. 146-151.
5. MonjeM.L., Mizumatsu S., Fike J.R., Palmer T.D. Irradiation induces neuralprecursor-cell dysfunction // Nat. Med. 2002. Vol. 8. P. 955-962.
6. MizumatsuS., Monje M.L., Morhardt D.R. et al. Extreme sensitivity of adult neurogenesisto low doses of x-irradiation // Cancer Res. 2003. Vol. 63. P. 4021-4027.
7. AcharyaM.M., Christie L.A., Lan M.L. et al. Human neural stem cell transplantationameliorates radiation-induced cognitive dysfunction // Cancer Res. 2011. Vol.71. P. 4834-4845.
8. CucinottaF.A., Alp M., Sulzman F.M., Wang M. Space radiation risks to the centralnervous system // Life Sci. Space Res. 2014. Vol. 2. P. 54-69.
9. Ballesteros-Zebadúa P., Chavarria A., Celis M.A. et al. Radiation-inducedneuroinflammation and radiation somnolence syndrome // CNS Neurol. Disord. DrugTargets. 2012. Vol. 11. P. 937-949.
10. KyrkanidesS., Moore A.H., Olschowka J.A. et al. Cyclooxygenase-2 modulates braininflammation-related gene expression in central nervous system radiation injury// Mol. Brain Res. 2002. Vol. 104. P. 159-169.
11. MooreA.H., Olschowka J.A., Williams J.P. et al. Regulation of prostaglandin E2synthesis after brain irradiation // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2005.Vol. 62. P. 267-272.
12. HwangS.Y., Jung J.S., Kim T.H. et al. Ionizing radiation induces astrocyte gliosisthrough microglia activation // Neurobiol. Dis. 2006. Vol. 3. P. 457-467.
13. ГригорьевА.И., Красавин Е.А., Островский М.А. К оценке риска биологического действиягалактических тяжёлых ионов в условиях межпланетного полёта // Рос. физиол.журн. им. И.М. Сеченова. 2013. Т. 99. No 3. С. 273-280.
14. PariharV.K., Allen B., Tran K.K. et al. What happens to your brain on the way to Mars// Sci. Adv. 2015. Vol. 1. No 4. e1400256. P. 1-6.
15. SchindlerM.K., Forbes M.E., Robbins M.E. et al. Aging-dependent changes in the radiationresponse of the adult rat brain // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2008.Vol. 70. P. 826-834.
16. CasadesusG., Shukitt-Hale B., Stellwagen H.M. et al. Hippocampal neurogenesis andPSA-NCAM expression following exposure to 56Fe particles mimics that seenduring aging in rats // Exp. Geront. 2005. Vol. 40. P. 249-254.
17. JosephJ.A., Hunt W.A., Rabin B.M., Dalton T.K. Possible “accelerated striatal aging”induced by 56Fe heavy particle irradiation: Implications for manned spaceflights // Radiat. Res. 1992. Vol. 130. P. 88-93.
18. ForbesM.E., Paitsel M., Bourland J.D., Riddle D.R. Early-delayed, radiation-inducedcognitive deficits in adult rats are heterogeneous and age-dependent // Radiat.Res. 2014. Vol. 182. P. 60-71.
19. БелокопытоваК.В., Белов О.В., Кудрин В.С. и соавт. Распределение моноаминов и ихметаболитов в структурах головного мозга крыс в поздние сроки после облученияионами 12C // Нейрохимия. 2015. Т. 32. No 3. С. 243-251.
20. БелокопытоваК.В., Белов О.В., Кудрин В.С. и соавт. Динамика обмена моноаминов в структурахголовного мозга крыс в поздние сроки после облучения ускоренными ионами угле-рода// Нейрохимия. 2016. Т. 33. No 2. С. 147-155.
21. RabinB.M., Joseph J.A., Shukitt-Hale B., McEwen J. Effects of exposure to heavyparticles on a behavior mediated by the dopaminergic system // Adv. Space Res.2000. Vol. 25. P. 2065-2074.
22. HuntW.A., Joseph J.A. Rabin B.M. Behavioral and neurochemical abnormalities afterexposure to low doses of high-energy iron particles // Adv. Space Res. 1989.Vol. 9. P. 333-336.
23. SavchenkoO.V. Status and prospects of new clinical methods of cancer diagnostics andtreatment based on particle and ion beams available at JINR. Сообщ. Объед.ин-та ядер. исслед. - Дубна: ОИЯИ. 1996. 40 c.
24. ВагнерР., Зорин В.П., Йироушек П. и соавт. Физико-дозиме- трические измерения нагамма-аппарате РОКУС-М. Сообщ. Объед. ин-та ядер. исслед. - Дубна: ОИЯИ. 1987.13 с.
25. МатвееваМ.И., Штемберг А.С., Тимошенко Г.Н. и соавт. Вли- яние облучения ионамиуглерода 12С на обмен моноаминов в некоторых структурах мозга крыс //Нейрохимия. 2013. Т. 30. No 4. С. 343-348.
26. BurkeS.N., Barnes C.A. Neural plasticity in the ageing brain // Nat. Rev. Neurosci.2006. Vol. 7. P. 30-40.
27. EnzingerC., Fazekas F., Matthews P.M. et al. Risk factors for progression of brainatrophy in aging // Neurology. 2005. Vol. 64. P. 1704-1711.
28. OlesenP.J., Guo X., Gustafson D. et al. A population-based study on the influence ofbrain atrophy on 20-year survival after age 85 // Neurology. 2011. Vol. 76. P.879-886.
29. BarnesC.A. Normal aging: regionally specific changes in hippocampal synaptictransmission // Trends Neurosci. 1994. Vol. 17. P. 13-18.
30. McEnteeW.J., Crook T.M. Cholinergic function in the aged brain: implications for thetreatment of memory impairments associated with aging // Behav. Pharmacol.1992. Vol. 3. P. 327-336.
31. LambertyY., Gower A.J. Age-related changes in spontaneous behavior and learning in NMRImice from middle to old age // Physiol. Behav. 1992. Vol. 51. P. 81-88.
32. RasmussenT., Schliemann T., Sorenson J.C. et al. Memory impaired aged rats: No loss ofprincipal hippocampal and subicular neurons // Neurobiol. Aging. 1996. Vol. 17.P. 143-147.
33. MiyagawaH., Hasegawa M., Fukuta T. et al. Dissociation of impairment between spatialmemory, and motor function and emotional behavior in aged rats // Behav. Brain.Res. 1998. Vol. 91. P. 73-81.
34. MiguezJ.M., Aldegunde M., Paz-Valinas L. et al. Selective changes in the contents ofnoradrenaline, dopamine and serotonin in rat brain areas during aging // J.Neural Transm. 1999. Vol. 106. P. 1089-1098.
35. DarbinO., Risso J.-J., Rostain J.-C. Pressure induces striatal serotonin and dopamineincreases: a simultaneous analysis in free moving microdialysed rats //Neuroscience Lett. 1997. Vol. 238. P. 69-72.
