Сравнительная характеристика изменений нейронов головного мозга при однократном и пролонгированном радиационном воздействии

Цель – провести сравнительную оценку радиационно-индуцированных изменений нейронов головного мозга после однократного и пролонгированного радиационного воздействия.
Материал и методы. Эксперимент с соблюдением правил биоэтики выполнен на 240 белых беспородных крысах-самцах в возрасте 4 мес., подвергавшихся однократному или пролонгированному воздействию γ-квантами 60Со в суммарных дозах 0.1; 0.2; 0.5 и 1.0 Гр. Нейроморфологическими и гистохимическими методиками оценивали морфометрические и тинкториальные показатели нервных клеток, содержание в них белка и нуклеиновых кислот, а также активность некоторых дегидрогеназ в ранние (1-е сут) и отдаленные сроки (до 18 мес.) пострадиационного периода. Статистическую обработку результатов проводили с помощью пакетов программ Statistiсa 6.1, использовались параметрические методы (t-критерий Стьюдента, регрессионный и дисперсионный анализ), уровень значимости 95%.
Результаты. Несмотря на ряд особенностей динамики нейроморфологических показателей данные режимы облучения не вызывают в нейронах функционально значимых изменений. Среди воздействующих факторов (доза облучения и прошедшее после облучения время) большее влияние на структурнофункциональное состояние нейронов оказывает доза облучения, но прошедшее время нивелирует возникающие изменения и большинство нейроморфологических показателей не имеет достоверных различий с контролем. Выявляемые изменения, как правило, имеют пограничный характер, а уровень их значимости колеблется вокруг показателей возрастного контроля в незначительных пределах. Можно лишь говорить об определенной нестабильности структурно-функциональной организации и напряженности функционирования нейронов при рассматриваемых режимах облучения. При этом в ранние сроки наблюдения более выраженные колебания нейроморфологических показателей происходят при пролонгированном радиационном воздействии, а в поздние сроки – при однократном. В целом значимых различий в реакции нейронов на однократное и пролонгированное облучение в одной и той же суммарной дозе не установлено.
Заключение. Существенных радиационно-индуцированных изменений состояния нейронов при всех дозо-временных параметрах и режимах воздействия не установлено. Большее влияние на нейроны оказывает доза облучения, но время, прошедшее после облучения, нивелирует возникающие изменения и большинство нейроморфологических показателей не имеет достоверных различий с контролем. Рассматриваемые режимы облучения по реакции нейронов не имеют между собой значимых различий.

1. Бирюков А.П., Котеров А.Н. Роль радиобиологии при оценке радиационного риска. Медикобиологические проблемы жизнедеятельности. 2010;1:25–30

2. Гундарова О.П., Федоров В.П., Зуев В.Г. Оценка психоневрологического статуса ликвидаторов радиационных аварий. Воронеж: Научная книга; 2012

3. Маслов Н.В., Федоров В.П., Зуев В.Г. Морфофункциональное состояние теменной коры при действии малых доз ионизирующего излучения. Воронеж: Научная книга; 2012

4. Сгибнева Н.В., Федоров В.П. Морфофункциональное состояние сенсомоторной коры после малых радиационных воздействий. Воронеж: Научная книга; 2013

5. Ушаков И.Б., Федоров В.П. Малые радиационные воздействия и мозг. Воронеж: Научная книга; 2015

6. Acharya MM, Lan ML, Kan VH, Patel NH, Giedzinski E, Tseng BP, et al. Consequences of ionizing radiation-induced damage in human neural stem cells. Free Radical Biology and Medicine. 2010 Dec;49(12):1846–55. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2010.08.021.

7. Batmunkh M, Belov OV, Bayarchimeg L, Lhagva O, Sweilam NH. Estimation of the spatial energy deposition in CA1 pyramidal neurons under exposure to 12C and 56Fe ion beams. Journal of Radiation Research and Applied Sciences. 2015 Oct;8(4):498–507. doi: 10.1016/j.jrras.2015.05.008.

8. Cucinotta FA. Review of NASA Approach to Space Radiation Risk Assessments for Mars Exploration. Health Physics. 2015 Feb;108(2):131–42. doi: 10.1097/hp.0000000000000255.

9. Desouky O, Ding N, Zhou G. Targeted and nontargeted effects of ionizing radiation. Journal of Radiation Research and Applied Sciences. 2015 Apr;8(2):247–54. doi: 10.1016/j.jrras.2015.03.003.

10. Forbes ME, Paitsel M, Bourland JD, Riddle DR. Early-Delayed, Radiation-Induced Cognitive Deficits in Adult Rats are Heterogeneous and AgeDependent. Radiation Research. 2014 Jun 17;182(1):60–71. doi: 10.1667/rr13662.1.

11. Greene-Schloesser D, Robbins ME, Peiffer AM, Shaw EG, Wheeler KT, Chan MD. Radiationinduced brain injury: A review. Frontiers in Oncology. 2012;2(73):1–18. doi: 10.3389/fonc.2012.00073.

12. Hada M, Georgakilas AG. Formation of Clustered DNA Damage after High-LET Irradiation: A Review. Journal of Radiation Research. 2008;49(3):203–10. doi: 10.1269/jrr.07123.

13. James A, Wang Y, Raje H, Rosby R, DiMario P. Nucleolar stress with and without p53. Nucleus. 2014 Aug 5;5(5):402–26. doi: 10.4161/nucl.32235.

14. Kakoti S, Yamauchi M, Gu W, Kato R, Yasuhara T, Hagiwara Y, et al. p53 deficiency augments nucleolar instability after ionizing irradiation. Oncology Reports. 2019 Sep 27: 2293–302.

15. Shea JR. A method for in situ cytophotometric estimation of absolute amount of ribonucleic acid using azure B. Journal of Histochemistry & Cytochemistry. 1970 Feb;18(2):143–52. doi: 10.1177/18.2.143.

16. Tang FR, Loke WK, Khoo BC. Low-dose or lowdose-rate ionizing radiation–induced bioeffects in animal models. Journal of Radiation Research. 2016 Dec 27;58(2):165–82. doi: 10.1093/jrr/rrw120.

17. United Nations. UNSCEAR 2006. Report to the General Assembly, with Scientific Annexes. Annex C. Non-targeted and delayed effects of exposure to ionizing radiation. United Nations. New York. 2009: 1–79.

18. Ushakov IB, Fedorov VP, Komarevtsev VN, Dyachkov AA. Comparative Comparative Evaluation of Neuromorphological Effects Under Single and Fractionated Irradiation in Small Doses. Biomedical Journal of Scientific & Technical Research. 2019 Jan 18;13(2):1–3. doi: 10.26717/BJSTR.2019.13.002389