Влияние ионов углерода в малой дозе на поведение мышей в острый период

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

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.

Об авторах

С. С. Сорокина

Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН

Email: nellipopovaran@gmail.com
Пущино

В. А. Пикалов

Институт физики высоких энергий имени А.А. Логунова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт"

Email: nellipopovaran@gmail.com
Протвино

Н. Р. Попова

Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН

Email: nellipopovaran@gmail.com
Пущино

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.,RosiS. 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 to56Fe 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-Body12C 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 and12C 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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).