Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2023. Том 68. № 2
DOI: 10.33266/1024-6177-2023-68-2-21-28
А.В. Родина1, О.В. Высоцкая1, А.С. Жирник1, О.Д. Смирнова1,
А.А. Парфёнова1, А.Н. Стрепетов1, Ю.П. Семочкина1, М.В. Нестеренко2,
Е.Ю. Москалева1
ХАРАКТЕРИСТИКА ПОВРЕЖДЕНИЯ МОЗГА ПОСЛЕ γ,
n-ОБЛУЧЕНИЯ ГОЛОВЫ МЫШЕЙ И МОДИФИКАЦИЯ УРОВНЯ НЕЙРОВОСПАЛЕНИЯ ПРИ ВВЕДЕНИИ ЛАКТОФЕРРИНА
1НИЦ «Курчатовский институт», Москва
2ООО «Лактобио», Москва
Контактное лицо: Елизавета Юрьевна Москалева, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
РЕФЕРАТ
Цель: Исследование влияния γ, n-облучения головы мышей на повреждение клеток мозга, поведение и когнитивные функции и изучение возможности снижения пострадиационных нарушений в мозге при введении лактоферрина (ЛФ).
Материал и методы: Облучение головы мышей проводили в пучке нейтронов и гамма-квантов ядерного реактора ИР-8. Клетки головного мозга контрольных и облученных мышей выделяли с использованием перколла. Нейроны и клетки покоящейся и активированной микроглии анализировали с использованием флуоресцентно меченных антител при проточной цитометрии. Уровень двунитевых разрывов (ДР) ДНК в нейронах определяли по содержанию гистона γН2АХ. Уровень экспрессии генов цитокинов в гиппокампе исследовали с помощью ОТ/ПЦР. Для анализа поведения и когнитивных функций использовали тесты «открытое поле», «водный лабиринт Морриса» и «распознавание нового объекта». ЛФ выделяли из женского молозива методом препаративной ионообменной хроматографии с последующей доочисткой на аффинном сорбенте гепарин-сефарозе.
Результаты: γ, n-Облучение головы мышей в дозе 1,5 Гр приводило к повышению уровня ДР ДНК в нейронах. Через 24 ч снижалось общее количество клеток и количество нейронов в выделенной фракции, но не клеток микроглии. Количество клеток покоящейся и активированной микроглии через 3–72 ч после γ, n-облучения не изменялось. Уровень экспрессии генов TNFα, IL-1β и IL-6 через 2 мес после γ, n-облучения головы мышей в дозе 1,5 Гр повышался, что свидетельствует о развитии нейровоспаления. В этот период у облученных мышей показано повышение тревожности и нарушение пространственной и эпизодической памяти. Однократное в/б введение мышам ЛФ человека сразу после γ, n-облучения головы не влияло на изученные пострадиационные нарушения, но приводило к снижению уровня экспрессии генов провоспалительных цитокинов TNFα, IL-1β и IL-6 и повышению экспрессии гена противовоспалительного цитокина TGFβ в гиппокампе через 2 мес после воздействия. Полученные результаты свидетельствуют о частичном снижении уровня нейровоспаления в гиппокампе облученных животных, получавших ЛФ.
Заключение: γ, n-Облучение головы мышей в дозе 1,5 Гр приводит к повреждению нейронов и снижению их количества. Клетки микроглии более устойчивы к облучению. В отдаленный период после γ, n-облучения головы у мышей развивается нейровоспаление, регистрируемое по повышению экспрессии генов провоспалительных цитокинов в гиппокампе, повышение тревожности и нарушение когнитивных функций. Однократное введение ЛФ приводит к частичному снижению уровня нейровоспаления, но не влияет на остальные исследованные показатели. Необходима оптимизация схемы использования ЛФ для сохранения когнитивных функций после γ, n-облучения мозга.
Ключевые слова: головной мозг, нейроны, микроглия, активированная микроглия, двунитевые разрывы, ДНК, нейтроны, гамма-кванты, локальное облучение, мыши, лактоферрин
Для цитирования: Родина А.В., Высоцкая О.В., Жирник А.С., Смирнова О.Д., Парфёнова А.А., Стрепетов А.Н., Семочкина Ю.П., Нестеренко М.В., Москалева Е.Ю. Характеристика повреждения мозга после γ, n-облучения головы мышей и модификация уровня нейровоспаления при введении лактоферрина // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2023. Т. 68. № 2. С. 21–28. DOI: 10.33266/1024-6177-2023-68-2-21-28
Список литературы
1. Гулидов И.А., Асланиди И.П. О состоянии и перспективах развития дистанционной нейтронной терапии // Вопросы онкологии. 2014. Т.60, № 4. С. 408–412.
2. Мусабаева Л.И., Лисин В.А., Старцева Ж.А., Грибова О.В., Великая В.В., Мельников А.А. Нейтронная терапия на циклотроне U-120. К 30-летию применения нейтронной терапии – обзор результатов научных исследований // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2013. Т.58, № 2. С. 53–61.
3. Великая В.В., Старцева Ж.А., Лисин В.А., Гольдберг В.Е., Попова Н.О. Адъювантная нейтронная терапия в комплексном лечении больных первично-метастатическим раком молочной железы // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2022. Т.67, № 5. С. 64–68. DOI: 10.33266/1024-6177-2022-67-5-64-68.
4. Мусабаева Л.И., Чойнзонов Е.Л., Грибова О.В., Старцева Ж.А., Великая В.В., Лисин В.А. Нейтронная терапия в лечении радиорезистентных злокачественных новообразований // Сибирский онкологический журнал. 2016. Т.15, № 3. С. 67–71. DOI: 10.21294/1814-4861-2016-15-3-67-71.
5. Walenta S., Mueller-Klieser W. Differential Superiority of Heavy Charged-Particle Irradiation to X-Rays: Studies on Biological Effectiveness and Side Effect Mechanisms in Multicellular Tumor and Normal Tissue Models // Front Oncol. 2016. No. 6. P. 30. DOI: 10.3389/fonc.2016.00030.
6. Матчук О.Н., Замулаева И.А., Селиванова Е.И., Липунов Н.М., Пронюшкина К.А., Ульяненко С.Е. и др. Чувствительность клеток SP линии меланомы В16 к действию редко- и плотноионизирующего излучений // Радиационная биология. Радиоэкология. 2012. Т.52, № 3. С. 261–267.
7. Shuvatova V.G., Semochkina Y.P., Strepetov A.N., Moskaleva E.Y. Sensitivity of MCF-7 Mammosphere CSCs to Neutron Radiation // Journal of Cancer Metastasis and Treatment. 2022. V.8, No. 5. P. 23. DOI: 10.20517/2394-4722.2022.29.
8. Yang L., Yang J., Li G., Li Y., Wu R., Cheng J., et al. Pathophysiological Responses in Rat and Mouse Models of Radiation-Induced Brain Injury // Mol. Neurobiol. 2017. V.54, No. 2. P. 1022–1032. DOI: 10.1007/s12035-015-9628-x.
9. Eyo U.B., Dailey M.E. Microglia: Key Elements in Neural Development, Plasticity, and Pathology // J. Neuroimmune Pharmacol. 2013. V.8. No. 3. P. 494–509. DOI: 10.1007/s11481-013-9434-z.
10. Thompson K.K., Tsirka S.E. The Diverse Roles of Microglia in the Neurodegenerative Aspects of Central Nervous System (CNS) Autoimmunity // Int. J. Mol. Sci. 2017. V.18, No. 3. P. 504. DOI: 10.3390/ijms18030504.
11. Kalm M., Andreasson U., Bjork-Eriksson T., Zetterberg H., Pekny M., Blennow K., et al. C3 Deficiency Ameliorates the Negative Effects of Irradiation of the Young Brain on Hippocampal Development and Learning // Oncotarget. 2016. V.7, No. 15. P. 19382–19394. DOI: 10.18632/oncotarget.8400.
12. Rodina A.V., Semochkina Y.P., Vysotskaya O.V., Romantsova A.N., Strepetov A.N., Moskaleva E.Y. Low Dose Gamma Irradiation Pretreatment Modulates the Sensitivity of CNS to Subsequent Mixed Gamma and Neutron Irradiation of the Mouse Head // Int. J. Radiat. Biol. 2021. V.97. No. 7. P. 926–942. DOI: 10.1080/09553002.2021.1928787.
13. Feng L., Li J., Qin L., Guo D., Ding H., Deng D. Radioprotective Effect of Lactoferrin in Mice Exposed to Sublethal X-Ray Irradiation // Exp. Ther. Med. 2018. V.16, No. 4. P. 3143–3148. DOI: 10.3892/etm.2018.6570.
14. Kopaeva M.Y., Alchinova I.B., Cherepov A.B., Demorzhi M.S., Nesterenko M.V., Zarayskaya I.Y., et al. New Properties of a Well-Known Antioxidant: Pleiotropic Effects of Human Lactoferrin in Mice Exposed to Gamma Irradiation in a Sublethal Dose // Antioxidants (Basel). 2022. V.11, No. 9. P. 1833. DOI: 10.3390/antiox11091833.
15. Иванов А.А., Уланова А.М., Дешевой Ю.Б., Мальцев В.Н. Пат. 2294755 Рос. Федерация, МПК A61K38/40, A61P7/06, A61P37/02, A61N5/10/. Средство лечения лучевой болезни. Заявитель и патентообладатель ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России. № RU2294755C1; заявл. 21.06.2005; опубл. 10.03.2007, Бюл. № 7. – 6 с.
16. Arzumanov S.S., Safronov V.V., Strepetov A.N. Determination of a Dose Absorbed in a Biological Sample under Mixed Gamma–Neutron Irradiation // Technical Physics. 2018. V.63, No. 10. P. 1533–1536. DOI: 10.1134/S1063784218100031.
17. Жирник А.С., Смирнова О.Д., Семочкина Ю.П., Шибаева К.Д., Родина А.В., Ратушняк М.Г. и др. Нарушение когнитивных функций и развитие нейровоспаления в отдаленный период после однократного γ-облучения головы мышей // Радиационная биология. Радиоэкология. 2021. Т.61, № 1. С. 32–43. DOI: 10.31857/S0869803121010112.
18. Жирник А.С., Родина А.В., Семочкина Ю.П., Высоцкая О.В., Смирнова О.Д., Ратушняк М.Г. и др. Когнитивные нарушения и состояние глиальных клеток мозга в отдаленный период после гамма-облучения головы мышей // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2022. Т.67, № 5. С. 10–17. DOI: 10.33266/1024-6177-2022-67-5-10-17. 23.
19. Посыпанова Г.А., Ратушняк М.Г., Семочкина Ю.П., Абишева А.А., Москалева Е.Ю. Чувствительность культивируемых нейральных стволовых клеток мыши к действию ионизирующего излучения // Цитология. 2019. Т.61, № 10. С. 806–816. DOI: 10.1134/S0041377119100067.
20. Москалева Е.Ю., Родина А.В., Чукалова А.А., Посыпанова Г.А. Влияние облучения на мезенхимальные стволовые клетки костного и головного мозга мыши и их способность индуцировать опухоли // Радиационная биология. Радиоэкология. 2017. Т.57, № 3.
С. 245–256. DOI: 10.7868/S0869803117030018.
PDF (RUS) Полная версия статьи
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. НИЦ «Курчатовский институт».
Участие авторов. Cтатья подготовлена с равным участием авторов.
Поступила: 20.11.2022. Принята к публикации: 25.01.2023.