Россия
Россия
Россия
Россия
Дубна, г. Москва и Московская область, Россия
Россия
Россия
Университет «Природа, общество, человек»
Россия
Институт медико-биологических проблем РАН
Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И.Бурназяна ФМБА России
Россия
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 31.08.08 Радиология
ОКСО 32.08.12 Эпидемиология
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: Исследование зависимостей доза–время–эффект поведения мышей и крыс после облучения ускоренными протонами и сопоставление этих данных с морфологическими изменениями в гиппокампе и мозжечке грызунов. Материал и методы: Исследования проводили на аутбредных половозрелых самках мышей ICR (CD-1), SPF категории, массой 30–35 г, в возрасте 10 нед – 61 год и на 39 самцах аутбредных крыс Sprague Dawley, массой 190–230 г, возраста 6,5–7,5 нед. Животные были подвергнуты облучению протонами с энергией 70 МэВ на медицинском пучке фазотрона Объединенного института ядерных исследований (Дубна). Мышей помещали в индивидуальные контейнеры и облучали по 4 особи одновременно. Облучение проводили в модифицированном пике Брэгга в дозах 0,5; 1; 2,5 и 5 Гр в каудокраниальном и краниокаудальном направлении. Крысы были разделены на 2 группы: интактный контроль и группа, облученная протонами с энергией 170 МэВ в дозе 1 Гр, мощность дозы 1Гр/мин в краниокаудальном направлении. Поведенческие реакции экспериментальных животных протестированы на установке «Открытое поле» на 1, 7, 14, 30, 90 сут у крыс и на 8, 30 и 90 сут у мышей. Сделан количественный анализ разреженности клеток Пуркинье в мозжечке крыс, а также морфологических изменений нейронов гиппокампа крыс, показано развитие структурных изменений нейронов различной степени тяжести через 30 и 90 сут после облучения протонами. Результаты: В период 1–8 сут после протонного облучения мышей и крыс в нелетальных дозах (0,5–5,0 Гр) происходит дозонезависимое снижение основных показателей спонтанной двигательной активности грызунов. К 90 сут после облучения отмечается повышенный уровень показателей ориентировочно-исследовательской реакции (ОИР) и эмоционального статуса (ЭС) во всех группах облученных животных по сравнению с биоконтролем. Нарушение двигательной активности облученных протонами грызунов в ранний период и её относительная нормализация в отдаленный после облучения период происходят на фоне увеличенного числа морфологически измененных и дистрофических нейронов в гиппокампе и разреженности клеток Пуркинье в мозжечке. Заключение: Сложное иерархическое строение ЦНС, зависимость её функции от состояния организма в целом и его гормонального фона, а также от состояния кровоснабжения и других факторов, наряду с её высокой пластичностью требуют комплексного физиологического, морфологического и нейрохимического подходов при анализе радиобиологического эффекта воздействия корпускулярного излучения, с учетом неравномерности дозового распределения.
протоны, нейроны, гиппокамп, мозжечок, мозг, поведение, открытое поле, ориентировочно-исследовательская реакция, эмоциональный статус, крысы, мыши
1. Larsson B, Leksell L, Rexed B, et al. Effect of high energy protons on the spinal cord. Acta Radiol. 1959;51:52-64.
2. Bibikova AF, Lebedev BI. Morphological changes in the nervous system under the action of high-energy protons. Radiobiology. 1965;5(4):562-5. (Russian).
3. Fedorenko BS, Karpovsky AL, Ryzhov NI, Krasavin EA. Study of radiation damage in rat brain tissue. Biological studies at the Salyut orbital stations. Moscow: Science; 1984; 152-8. (Russian).
4. Winkler JR. Primary cosmic rays. Radiation Hazard during Space Flights. Moscow: Mir. 1964;25-52. (Russian).
5. Shtamberg AS, et al. Effect of high-energy proton irradiation on the behavior of rats: neurochemical mechanisms. Aerospace and Environmental Medicine. 2013;47(6):54-60. (Russian).
6. Fedorenko BS. Radiobiological effects of corpuscular rays. Moscow: Science. 2006; 25-8. (Russian).
7. Grigoriev AI, Krasavin EA, Ostrovsky MA. On the risk assessment of the biological action of galactic heavy ions under interplanetary flight conditions. Russian J. Physiology. 2013;99(3):273-80. (Russian).
8. Krasavin EA. VII Congress on Radiation Research (radiobiology, radioecology, radiation safety): Abstracts of reports. Moscow: RUDN University, 2014;21-24:456. (Russian).
9. Buresh J, Buresova O, Houston JP. Methods and basic experiments on the study of the brain and behavior. Moscow: Science. 1992;159-245. (Russian).
10. Hall CS. Emotional behavior in the rat. III. The relationship between emotionality and ambulatory activity. J Comparative Psychology. 1936;22(3):345.
11. Merkulov GA. The course of pathologic histological techniques. Medgiz.1961;162-65. (Russian).
12. Tashke K. Introduction to Quantitative Cytohistological Morphology. Publishing House of the Academy of the Socialist Republic of Romania. 1980;191. (Russian).
13. Garman RH. Histology of the central nervous system. Toxicologic Pathology. 2011;39(1):22-35.
14. Lyakhova KN, et al. Preclinical study of the neuropeptide “Semax” in radiation pathology. Problems of chemical protection and reparation during radiation exposure. Abstract of reports. Dubna, JINR, 2018 May 30-31;99-101. (Russian).
15. Mizumatsu S, Monje ML, Morhardt DR, Rola R, Palmer TD, Fike JR. Extreme sensitivity of adult neurogenesis to low doses of X-irradiation. Cancer Res. 2003 Jul 15;63(14):4021-7.
16. Matson MP, Kater SB. Development and selective neurodegeneration in cell cultures from different hippocampal regions. Brain Res. 1989. Jun 19;490(1):110-25.
