д-р мед. наук проф., акад.
Dr. Med. Sci. Prof., Member of Russian Academy of Sciences
д-р мед. наук проф.
Dr. Med. Sci. Prof.
канд. биол. наук, ст. препод. каф.
PhD Biol. Sci., teacher
Актуальность. У ликвидаторов последствий радиационных аварий наблюдается рост психоневрологических заболеваний. Однако структурно-функциональная перестройка нейронов головного мозга в условиях радиационных воздействий с различной мощностью дозы остается практически не изученной, что затрудняет оценку патогенеза этих заболеваний.
Цель – в модели радиобиологического эксперимента изучить нейроморфологические корреляты малых радиационных воздействий с различной мощностью дозы на нейроны отделов головного мозга.
Методология. 150 белых беспородных крыс-самцов в возрасте 4 мес подвергали облучению γ-квантами 60Co с мощностью дозы облучения 0,5, 1,0, 2,5 и 6,6 Гр/ч. Возрастной контроль составили животные, подвергшиеся ложному облучению. Исследования на животных проводили в соответствии с нормами биоэтики. Фрагменты мозга забирали через 1 сут, 6, 12, 18 и 24 мес пострадиационного периода. После стандартной гистологической обработки анализировали изменения тинкториальных свойств нейронов, их морфометрические показатели, содержание общего белка и нуклеиновых кислот с последующим математическим моделированием полученных показателей.
Результаты и их анализ. Во все сроки наблюдения с увеличением мощности дозы облучения линейно снижалось количество нормохромных нейронов и увеличивалось – их деструктивных форм. Среди обратимых изменений преобладали нейроны, находящиеся в состоянии торможения и снижения функциональной активности. Нервно-клеточный индекс со временем снижался, что свидетельствует о гибели части нейронов. Отмечены волнообразные изменения морфометрических показателей нейронов и их основных структур, белка, ядерной ДНК, цитоплазматической и ядрышковой РНК. При увеличении интенсивности радиационного воздействия изменения становились более выраженными и в отдельные сроки наблюдения не соответствовали контрольным значениям, что может служить материальной основой для развития патологических изменений в головном мозге.
Заключение. Радиационное воздействие в исследованных режимах не вызывает существенных структурно-функциональных изменений нейронов головного мозга. Увеличение мощности дозы облучения приводит к линейному увеличению количества нейронов со сниженной функциональной активностью и некоторому увеличению их числа с альтерацией. Наблюдается более выраженное и полиморфное состояние практически всех нейроморфологических показателей. Все это создает нестабильность структурно-функциональной организации нейронов, способную вызывать ряд нарушений со стороны ЦНС.
Relevance. Liquidators of consequences of the radiation accidents demonstrate increased rates of psychoneurological diseases after radiation exposure. However, the functional reorganization of brain neurons versus radiation exposure is insufficiently studied, thus precluding assessment of the pathogenesis of these diseases.
Intention. To study neuromorphological correlates of low-dose radiation effects on brain neurons in radiobiological experiments.
Methodology. In this GLP study, white outbred male rats (150 animals) at the age of 4 months were exposed to 0,5 Gy 60Co γ-rays at 0.5, 1.0, 2.5, 6.6 Gy/h. Age control group included animals with false exposure. Brain samples were taken 1 day, 6, 12, 18, 24 months after exposure. After conventional histologic processing, tinctorial properties, morphometric parameters, total protein and nucleic acids were assessed in neurons with subsequent mathematical modeling.
Results and analysis. Normochromic neurons decreased linearly and their destructive forms increased over the observation period with increase in the irradiation dose. Among reversible changes, neurons in a state of inhibition and decreased functional activity predominated. The nerve cell index decreased over time, therefore some neurons died. Neuronal morphometry fluctuated, as well as their main structures, protein, cytoplasm and nucleolus RNA, nucleus DNA. With increasing dose rate, the changes became more expressed, and differed from the control group. These changes could be a basis for pathological processes in the brain.
Conclusion. The ionizing radiation of studied range doesn’t cause significant organic changes of the brain neurons. However, under increasing radiation exposure the number of dysfunctional neurons linearly increases, as well as altered neurons. Almost all the neuromorphological parameters change, thus resulting in instability of structural – functional organization of neurons, with potential CNS disorders.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.