НАУЧНЫЙ И ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

ISSN 1024-6177 (Print), ISSN 2618-9615 (Online)

Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2017. Том 62. № 2. C. 5-12

DOI: 10.12737/article_58f0b9572d7131.31568909

К.В. Белокопытова1,2, О.В. Белов1, В.Н. Гаевский1, В.Б. Наркевич3, В.С. Кудрин3, Е.А. Красавин1, А.С. Базян4

ДИНАМИКА НЕЙРОМЕДИАТОРНОГО ОБМЕНА У КРЫС В ПОЗДНИЕ СРОКИ ПОСЛЕ ОБЛУЧЕНИЯ g-КВАНТАМИ 60Co

1. Объединенный институт ядерных исследований, Дубна, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. ; 2. Институт генетики и физиологии Академии наук Молдавии, Кишинёв, Молдавия; 3. Научно-исследовательский институт фармакологии имени В.В. Закусова, Москва; 4. Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва

К.В. Белокопытова – м.н.с.; О.В. Белов – к.б.н., нач. сектора; В.Н. Гаевский – вед. инж.; В.Б. Наркевич – к.м.н., с.н.с.; В.С. Кудрин – к.м.н., зав. лаб.; Е.А. Красавин – чл.-корр. РАН, д.б.н., директор лаборатории; А.С. Базян – проф., д.б.н., зав. лаб.

Реферат

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. Через 30 и 90 суток после облучения в дозе 1 Гр крысы забивались методом декапитации. Возраст крыс, в котором проводились тесты, составлял 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.

Ключевые слова: центральная нервная система, ионизирующие излучения, поздние эффекты, моноамины, метаболиты

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Григорьев Ю.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 after exposure to low-dose ionizing radiation // Int. J. Radiat. Biol. 2003. Vol. 79. P. 759–775.
  3. Sanchez M.C., Benitez A., Ortloff L., Green L.M. Alterations in glutamate uptake in NT2-derived neurons and astrocytes after exposure to gamma radiation // Radiat. Res. 2009. Vol. 171. P. 41–52.
  4. Britten R.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 spatial learning ability of rats // Radiat. Res. 2012. Vol. 177. P. 146–151.
  5. Monje M.L., Mizumatsu S., Fike J.R., Palmer T.D. Irradiation induces neural precursor-cell dysfunction // Nat. Med. 2002. Vol. 8. P. 955–962.
  6. Mizumatsu S., Monje M.L., Morhardt D.R. et al. Extreme sensitivity of adult neurogenesis to low doses of x-irradiation // Cancer Res. 2003. Vol. 63. P. 4021–4027.
  7. Acharya M.M., Christie L.A., Lan M.L. et al. Human neural stem cell transplantation ameliorates radiation-induced cognitive dysfunction // Cancer Res. 2011. Vol. 71. P. 4834-4845.
  8. Cucinotta F.A., Alp M., Sulzman F.M., Wang M. Space radiation risks to the central nervous system // Life Sci. Space Res. 2014. Vol. 2. P. 54-69.
  9. Ballesteros-Zebadúa P., Chavarria A., Celis M.A. et al. Radiation-induced neuroinflammation and radiation somnolence syndrome // CNS Neurol. Disord. Drug Targets. 2012. Vol. 11. P. 937-949.
  10. Kyrkanides S., Moore A.H., Olschowka J.A. et al. Cyclo­oxygenase-2 modulates brain inflammation-related gene expression in central nervous system radiation injury // Mol. Brain Res. 2002. Vol. 104. P. 159-169.
  11. Moore A.H., Olschowka J.A., Williams J.P. et al. Regulation of prostaglandin E2 synthesis after brain irradiation // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2005. Vol. 62. P. 267-272.
  12. Hwang S.Y., Jung J.S., Kim T.H. et al. Ionizing radiation induces astrocyte gliosis through microglia activation // Neurobiol. Dis. 2006. Vol. 3. P. 457-467.
  13. Григорьев А.И., Красавин Е.А., Островский М.А. К оценке риска биологического действия галактических тяжёлых ионов в условиях межпланетного полёта // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2013. Т. 99. № 3. С. 273-280.
  14. Parihar V.K., Allen B., Tran K.K. et al. What happens to your brain on the way to Mars // Sci. Adv. 2015. Vol. 1. № 4. e1400256. P. 1-6.
  15. Schindler M.K., Forbes M.E., Robbins M.E. et al. Aging- dependent changes in the radiation response of the adult rat brain // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2008. Vol. 70. P. 826-834.
  16. Casadesus G., Shukitt-Hale B., Stellwagen H.M. et al. Hippocampal neurogenesis and PSA-NCAM expression following exposure to 56Fe particles mimics that seen during aging in rats // Exp. Geront. 2005. Vol. 40. P. 249-254.
  17. Joseph J.A., Hunt W.A., Rabin B.M., Dalton T.K. Possible “accelerated striatal aging” induced by 56Fe heavy particle irradiation: Implications for manned space flights // Radiat. Res. 1992. Vol. 130. P. 88-93.
  18. Forbes M.E., Paitsel M., Bourland J.D., Riddle D.R. Early-delayed, radiation-induced cognitive deficits in adult rats are hetero­ge­neous and age-dependent // Radiat. Res. 2014. Vol. 182. P. 60-71.
  19. Белокопытова К.В., Белов О.В., Кудрин В.С. и соавт. Распределение моноаминов и их метаболитов в структурах головного мозга крыс в поздние сроки после облучения ионами 12C // Нейрохимия. 2015. Т. 32. № 3. С. 243-251.
  20. Белокопытова К.В., Белов О.В., Кудрин В.С. и соавт. Динамика обмена моноаминов в структурах головного мозга крыс в поздние сроки после облучения ускоренными ионами углерода // Нейрохимия. 2016. Т. 33. № 2. С. 147-155.
  21. Rabin B.M., Joseph J.A., Shukitt-Hale B., McEwen J. Effects of exposure to heavy particles on a behavior mediated by the dopa­minergic system // Adv. Space Res. 2000. Vol. 25. P. 2065-2074.
  22. Hunt W.A., Joseph J.A. Rabin B.M. Behavioral and neurochemical abnormalities after exposure to low doses of high-energy iron particles // Adv. Space Res. 1989. Vol. 9. P. 333-336.
  23. Savchenko O.V. Status and prospects of new clinical methods of cancer diagnostics and treatment based on particle and ion beams available at JINR. Сообщ. Объед. ин-та ядер. исслед. - Дубна: ОИЯИ. 1996. 40 c.
  24. Вагнер Р., Зорин В.П., Йироушек П. и соавт. Физико-дозиметрические измерения на гамма-аппарате РОКУС-М. Сообщ. Объед. ин-та ядер. исслед. - Дубна: ОИЯИ. 1987. 13 с.
  25. Матвеева М.И., Штемберг А.С., Тимошенко Г.Н. и соавт. Влияние облучения ионами углерода 12С на обмен моноаминов в некоторых структурах мозга крыс // Нейрохимия. 2013. Т. 30. № 4. С. 343-348.
  26. Burke S.N., Barnes C.A. Neural plasticity in the ageing brain // Nat. Rev. Neurosci. 2006. Vol. 7. P. 30-40.
  27. Enzinger C., Fazekas F., Matthews P.M. et al. Risk factors for progression of brain atrophy in aging // Neurology. 2005. Vol. 64. P. 1704-1711.
  28. Olesen P.J., Guo X., Gustafson D. et al. A population-based study on the influence of brain atrophy on 20-year survival after age 85 // Neurology. 2011. Vol. 76. P. 879-886.
  29. Barnes C.A. Normal aging: regionally specific changes in hippocampal synaptic transmission // Trends Neurosci. 1994. Vol. 17. P. 13-18.
  30. McEntee W.J., Crook T.M. Cholinergic function in the aged brain: implications for the treatment of memory impairments associated with aging // Behav. Pharmacol. 1992. Vol. 3. P. 327-336.
  31. Lamberty Y., Gower A.J. Age-related changes in spontaneous behavior and learning in NMRI mice from middle to old age // Physiol. Behav. 1992. Vol. 51. P. 81-88.
  32. Rasmussen T., Schliemann T., Sorenson J.C. et al. Memory impaired aged rats: No loss of principal hippocampal and subicular neurons // Neurobiol. Aging. 1996. Vol. 17. P. 143-147.
  33. Miyagawa H., Hasegawa M., Fukuta T. et al. Dissociation of impairment between spatial memory, and motor function and emotional behavior in aged rats // Behav. Brain. Res. 1998. Vol. 91. P. 73-81.
  34. Miguez J.M., Aldegunde M., Paz-Valinas L. et al. Selective changes in the contents of noradrenaline, dopamine and serotonin in rat brain areas during aging // J. Neural Transm. 1999. Vol. 106. P. 1089-1098.
  35. Darbin O., Risso J.-J., Rostain J.-C. Pressure induces striatal serotonin and dopamine increases: a simultaneous analysis in free moving microdialysed rats // Neuroscience Lett. 1997. Vol. 238. P. 69-72.

Для цитирования: Белокопытова К.В., Белов О.В., Гаевский В.Н., Наркевич В.Б., Кудрин В.С., Красавин Е.А., Базян А.С. Динамика нейромедиаторного обмена у крыс в поздние сроки после облучения у-квантами 60Co // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2017. Т. 62. № 2. С. 5-12. DOI: 10.12737/article_58f0b9572d7131.31568909

PDF (RUS) Полная версия статьи

© Журнал "Медицинская радиология и радиационная безопасность" 2020г.

Яндекс.Метрика

Наверх