Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2025. Том 70. № 1

DOI:10.33266/1024-6177-2025-70-1-16-20

С.С. Сорокина¹, В.А. Пикалов², Н.Р. Попова¹

ВЛИЯНИЕ ИОНОВ УГЛЕРОДА В МАЛОЙ ДОЗЕ
НА ПОВЕДЕНИЕ МЫШЕЙ В ОСТРЫЙ ПЕРИОД

¹ Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино

² Институт физики высоких энергий имени А.А. Логунова Национального исследовательского центра
«Курчатовский институт», Протвино

Контактное лицо: Нелли Рустамовна Попова, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

РЕФЕРАТ

Активное внедрение ионной терапии для лечения онкологических заболеваний, а также долгосрочные планы по освоению дальнего космоса, где экипажи будут подвергаться воздействию галактического излучения, в спектре которого преобладают протоны и ионы высоких энергий – углерода и железа, остро ставят задачу оценки влияния ионов на когнитивные функции с целью повышения эффективности радиотерапии и обеспечения безопасности космических полётов.

Цель: Исследовать влияние терапевтического пучка ионов углерода в пике Брэгга в дозе 0,7 Гр на поведение лабораторных мышей в ранний срок после облучения.

Материал и методы: Эксперименты проводили на двухмесячных самцах мышей SHK с массой тела 28–32 г. Перед облучением животных помещали на платформу в специальных контейнерах. Облучение однородным пучком ионов углерода с энергией 450 МэВ/нуклон в пике Брэгга в дозе 0,7 Гр, сформированным воблер-магнитом, осуществляли в ЦКП РБС У-70 (г. Протвино). Через 2 сут после облучения для оценки общей активности, пространственного обучения, долговременной и кратковременной гиппокамп-зависимой памяти мышей использовали следующий набор методик: «открытое поле», лабиринт Барнс и тест на распознавание нового объекта.

Результаты: Обнаружено, что мыши, тотально облучённые ионами углерода в дозе 0,7 Гр, значимо не проявляют изменённую модель локомоторного и психоэмоционального поведения, но проявляют ухудшение памятного следа на 3-е сут после обучения в лабиринте Барнс и нарушение эпизодической памяти в тесте на распознавание нового объекта. 

Заключение: Полученные результаты вносят вклад в понимание влияния малых доз тяжёлых заряженных частиц и, в частности, ускоренных ионов углерода, на когнитивные способности и поведение лабораторных животных, подчёркивая необходимость оценки наблюдаемых эффектов в динамике после воздействия.

Ключевые слова: адронная терапия, ионы углероды, малые дозы, поведение, когнитивный дефицит, радиационная безопасность, мыши

Для цитирования: Сорокина С.С., Пикалов В.А., Попова Н.Р. Влияние ионов углерода в малой дозе на поведение мышей в острый период // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2025. Т. 70. № 1. С. 16–20. DOI:10.33266/1024-6177-2025-70-1-16-20

Список литературы

1. Krukowski K., Grue K., Becker M., Elizarraras E., Frias E.S., Halvorsen A., Koenig-Zanoff McK., Frattini V., Nimmagadda H., Feng X., Jones T., Nelson G., Ferguson A.R., Rosi S. The Impact of Deep Space Radiation on Cognitive Performance: From Biological Sex to Biomarkers to Countermeasures. Sci Adv. 2021;7:42:eabg6702. doi: 10.1126/sciadv.abg6702

2. Cucinotta F.A., Cacao E. Predictions of Cognitive Detriments from Galactic Cosmic Ray Exposures to Astronauts on Exploration Missions. Life Sci Space Res (Amst). 2020;25:129-135. doi: 10.1016/j.lssr.2019.10.004

3. Rosi S., Belarbi K., Ferguson R.A., Fishman K., Obenaus A., Raber J., Fike J.R. Trauma-Induced Alterations in Cognition and Arc Expression Are Reduced by Previous Exposure to ⁵⁶Fe Irradiation. Hippocampus. 2012;22:544-554. doi: 10.1002/hipo.20920

4. Sorokina S.S., Malkov A.E., Shubina L.V., Zaichkina S.I., Pikalov V.A., Low Dose of Carbon Ion Irradiation Induces Early Delayed Cognitive Impairments in Mice. Radiat. Environ. Biophys. 2021;60:61–71. doi: 10.1007/s00411-020-00889-0

5. Sorokina S.S., Zaichkina S.I., Rozanova O.M., Shemyakov A.E., Smirnova E.H., Dyukina A.R., Malkov A.E., Balakin V.E., Pikalov V.A. The Early Delayed Effect of Accelerated Carbon Ions and Protons on the Cognitive Functions of Mice. Biol. Bull. 2020;47: 1651–1658. doi: 10.1134/S1062359020120109

6. Sorokina S.S., Pikalov V.A., Gromova D.S., Popova N.R. Cranial Irradiation of Carbon Ions Effect on the Recognition Memory in Mice. Biol. Bull. 2024;12 (In press).

7. Rola R., Sarkissian V., Obenaus A., Nelson G.A., Otsuka S., Limoli C.L., Fike J.R. High-LET Radiation Induces Inflammation and Persistent Changes in Markers of Hippocampal Neurogenesis. Radiat. Res. 2005;164;4:556–560. doi:10.1667/RR3412.1

8. Liu Y., Yan J., Sun C., Li G., Li S., Zhang L., Di C., Gan L., Wang Y., Zhou R., Si J., Zhang H. Ameliorating Mitochondrial Dysfunction Restores Carbon Ion-Induced Cognitive Deficits via Co-activation of NRF2 and PINK1 Signaling Pathway. Redox Biol. 2018;17:143–157. doi:10.1016/j.redox.2018.04.012

9. Zanni G., Deutsch H., Rivera P., Shih H.-Y., LeBlancJ., Amaral,W., Lucero, M., Redfield R., DeSalle M., Chen B., Whoolery C., Reynolds R., Yun S., Eisch A. Whole-Body ¹²C Irradiation Transiently Decreases Mouse Hippocampal Dentate Gyrus Proliferation and Immature Neuron Number, but does not Change New Neuron Survival Rate. Int. J. Mol. Sci. 2018;19:3078. doi:10.3390/ijms19103078

10. Serrano C., Dos Santos M., Kereselidze D., Beugnies L., Lestaevel P., Poirier R., Durand C. Targeted Dorsal Dentate Gyrus or Whole Brain Irradiation in Juvenile Mice Differently Affects Spatial Memory and Adult Hippocampal Neurogenesis. Biology. 2021;10;3:192. doi:10.3390/biology10030192

11. Belyaeva A.G., Shtemberg A.S., Nosovsky A.M., Vasil’eva O.N., Gordeev Yu.V., Kudrin V.S., Narkevich V.B., Krasavin E.A., Timoshenko G.N., Lapin B.A., Bazyan A.S. Effect of High-Energy Protons and ¹²C Carbon Ions on the Cognitive Functions of Monkeys and the Content of Monoamines and their Metabolites in Peripheral Blood. Neurochemistry. 2017;34;1:1–9.

  PDF (RUS) Полная версия статьи

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование. Статья подготовлена в рамках выполнения государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской федерации (№  FFRS-2024-0019, ИТЭБ РАН).

Участие авторов. С.С. Сорокина – разработка дизайна исследования, проведение эксперимента, написание текста статьи; В.А. Пикалов – обеспечение работы и проведение сеанса облучения в ЦКП РБС У-70 (г.  Протвино); Н.Р. Попова – сбор и анализ литературного материала, научное редактирование текста, научное руководство.

Поступила: 20.10.2024. Принята к публикации: 25.11.2024.