О характере взаимодействия радиационных и нерадиационных факторов космического полета в нейробиологических эффектах при их комбинированном действии на животных в модельных экспериментах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В настоящее время получено достаточно экспериментальных данных, свидетельствующих о существенных нарушениях функций центральной нервной системы (ЦНС) на всех уровнях ее организации, вызываемых воздействием тяжелых ионов в дозах, сопоставимых с потенциально возможными в ходе Марсианской миссии. Чрезвычайно важной и в то же время наименее изученной проблемой являются нейробиологические эффекты комбинированного действия ионизирующих излучений и нерадиационных факторов космического полета (ФКП), в частности, важнейшего из них – микрогравитации. Анализируя нейробиологические эффекты взаимодействия моделируемой микрогравитации (АнОВ) и ионизирующих излучений, мы обнаружили их сложный характер: на всех уровнях организации ЦНС (от молекулярного до интегративного) наблюдались как синергические, так и антагонистические отношения при комбинированном воздействии этих факторов. Возможность антагонистического характера взаимодействия данных ФКП стала весьма неожиданным эффектом, требующим дальнейших исследований. Можно сделать вывод о том, что нейробиологические эффекты взаимодействия АнОВ и ионизирующих излучений при их синхронном комбинированном действии носят сложный характер, который мы назвали интерференционным, по аналогии с физическим явлением интерференции, проявляя синергический либо антагонистический эффекты, либо же появление новых эффектов в отношении поведения, метаболизма моноаминов и молекулярных механизмов. Не исключено, что проявление такого рода взаимодействия может приводить к нивелированию негативных последствий от воздействия этих факторов.

Об авторах

А. С. Штемберг

ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: andrei_shtemberg@mail.ru
Москва, Россия, Хорошевское шоссе 76А

А. А. Перевезенцев

ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН

Email: perezx@me.com
Москва, Россия, Хорошевское шоссе 76А

К. Б. Лебедева-Георгиевская

ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН

Email: kseniagb@gmail.com
Москва, Россия, Хорошевское шоссе 76А

А. Г. Беляева

ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН

Email: yasya_bi@mail.ru
Москва, Россия, Хорошевское шоссе 76А

Список литературы

  1. Daunton N.D. Space neurosciences: A new frontier.Neurosci. Lett.1987;(28):53.
  2. Григорьев А.И., Красавин Е.А., Островский М.А. К оценке риска биологического действия галактических тяжелых ионов в условиях межпланетного полета.Рос. физиол. журн.им. М.А. Сеченова.2013;99(3):273–280.[Grigoriev A.I., Krasavin E.A., Ostrovsky M.A. To assessthe riskof biological actionof galactic heavy ions in the conditionsof interplanetary flight.Sechenov Rossiyskiy Fisiologicheskiy Journal.2013;99(3):273–280.(In Russ.)]
  3. Григорьев А.И., Красавин Е.А., Островский М.А. “К вопросу о “радиационном барьере” при пилотируемых межпланетных полетах.Вестник РАН. 2017;87(1):27–35.[Grigoriev A.I., Krasavin E.A., Ostrovsky M.A.“Onthe issue of the “radiation barrier” in manned interplanetary flights.Vestnik RAS.2017;87(1):27–35.(In Russ.)]
  4. Rabin B.M., Joseph J.A., Shukitt-Hale B. Heavy particle irradiation, neurochemistry and behavior: threshold, dose-response curves and recovery of function.Advanc. Space Res.2004;(33):1330–1333.
  5. Rabin B.M., Joseph J.A., Shukitt-Hale B. A longitudinal study of operant responding in rats irradiated when 2 months old.Radiat. Res.2005; ( 64):552–555.
  6. Britten R.A., Davis L.K., Johnson A.M. et al. Low (2 cGy) doses of 1 GeV/u 56Fe-particle radiation loads to a persistent reduction in the spatial learning ability of rats.Radiat. Res.2012;177(2):146–151.
  7. Machida M., Lonart G., Britten R.A. Low (60 cGy) Doses of 56Fe HZE-Particle Radiation Lead to a Persistent Reduction in the Glutamatergic Readily Releasable Pool in Rat Hippocampal Synaptosomes.Radiat. Res.2010; 174(5):618–623.
  8. Chang P.Y., Doppalapudi R., Bakke J. et al. Biological impact of low dose-rate simulated solar particle event radiation in vivo.Radiat. Environ. Biophys. 2010;49(3):379–388.
  9. Khan S., Tariq M., Perrott J. et al. Distinctive microRNA expression signatures in proton-irradiated mice.Mol. Cell Biochem.2013;382(3):225–235.
  10. Pecaut M.J., Haerich P., Zuccarelli C.N. et al. Behavioral consequences of radiation exposure to simulated space radiation in the C57Bl/6 mouse: open field, rotarod, and acoustic startle.Cognitive, Affective and Behavioral Neuroscience.2002;2(4):329–340.
  11. Shtemberg A.S., Kokhan V.S., Matveeva M.I. et al. The impact of high-energy protons in Bragg peak on the behavior of rats and exchange of monoamines in some brain structures.Neurochem. J.2015;9(1):66–72.
  12. Штемберг А.С. Проблемы экспериментального исследования комбинированного действия факторов космическогополета на функции организма животных.Рос. физиол. журн.2014;100(10): 1152–1168.[Shtemberg A.S. Problemsof experimental investigationof the combined effectof space flight factors on animal body functions.Sechenov Rossiyskiyfisiologicheskiy Journal.2014;100(10): 1152–1168. (In Russ.)]
  13. Murray R.H., McCally M. Combined environmental stresses. Bioastronautics data book. 2-nd ed. Wash. (DC): NASA, 1973. P.881–914. (NASASP 3006).
  14. Лившиц Н.Н., Мейзеров E.С., Закирова P.M., Тихая В.А. Исследование действия вибрации, облучений и комплекса этих факторов на условные рефлексы и лабиринтные навыки в опытах на одних и тех же животных. Функции центральной нервной системы при комбинированном действии стресс-факторов. М.: Наука, 1973. P.51–61.[Livshits N.N., Meyzerov.S., Zakirova P.M.,Tikhaya V.A. Investigationof the effectof vibration, irradiationandthe complexof these factors on conditionedreflexes and labyrinth skills in experiments on the same animals.The functionsof the central nervous system underthe combined actionof stress factors. M.: Nauka, 1973.P.51–61. (In Russ.)]
  15. Штемберг А.С. Комбинированное действие разных форм двигательной депривации и гамма-облучения на высшую нервную деятельность крыс.Авиакосмич. и экол. мед.1997;31(2):38–43. [Shtemberg A.S. Aviakosmicheskaya i ekologicheskayamedicina.1997;31(2):38–43.(In Russ.)]
  16. Штемберг А.С. Комбинированное действие гипокинезии и разных доз гамма-облучения на условнорефлекторную деятельность крыс.Авиакосм. и экол. мед.1997;31(3):34–39.[Shtemberg A.S.The combined effectof hypokinesia and different dosesof gamma radiationonthe conditionedreflex activityof rats.Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya medicina.1997;31(3):34–39.(In Russ.)]
  17. Ushakov I.B., Shtemberg A.S., Krasavin E.A. et al. Effects of space radiation and combined impact of radiation and other spaceflight factors on CNS in model experiments on animals.Biol. Bull. Rev.2019;9:93–104.
  18. Shtemberg A.S., Kudrin V.S., Klodt P.M. et al. The effects of antiorthostatic hypodynamia and overload on discriminant learning and monoamine exchange in the brain structures of mice.Neurochem. J.2012;6(4):291–298.
  19. Kokhan V.S., Matveeva M.I., Bazyan A.S. et al. Combined effects of antiorthostatic suspension and ionizing radiation on the behaviour and neurotransmitters changes in different brain structures of rats.Behav. Brain Res. 2017;320:473–483.
  20. Kokhan V.S., Kudrin V.S., Shtemberg A.S. Serotonin and Noradrenaline Metabolism in the Brain of Rats under the Combined Action of Radiation and Hypogravity in a Ground-based Experiment.Neurochem. J.2019;13(1):57–61.
  21. Kokhan V.S., Kudrin V.S., Shtemberg A.S. Serotonin and Noradrenaline Metabolism in the Brain of Rats under the Combined Action of Radiation and Hypogravity in a Ground-based.Neurochem. J.2019;13(1):57–61.
  22. Kokhan V.S., Lebedeva-Georgievskaya K.B., KudrinV.S. et al. An investigation of the single and combined effects of hypogravity and ionizing radiation on brain monoamine metabolism and rats’ behavior.Life Sci. Space Res.2019;20(1):12–19.
  23. Mao X.W., Nishiyama N.C., Pecaut M.J. et al. Simulated Microgravity and Low-Dose/Low-Dose-Rate Radiation Induces Oxidative Damage in the Mouse Brain.Radiat. Res.2016. № 185. Р.647–657.
  24. de OliveiraA.R., ReimerA.E., ReisF.M., BrandaoM.L. Conditioned fear response is modulated by a combined action of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis and dopamine activity in the basolateral amygdala.Europ. Neuropsychopharmacol. 2013;(23):379–389.
  25. Kaenmaki M., Tammimaki A., Myohanen T. et al. Quantitative role of COMT in dopamine clearance in the prefrontal cortex of freely moving mice.J. Neurochem.2011;(114):1745–1755.
  26. Karoum F., Chrapusta S.J., Egan M.F. 3-Methoxytyramine is the major metabolite of released dopamine in the rat frontal cortex: reassessment of the effects of antipsychotics on the dynamics of dopamine release and metabolism in the frontal cortex, nucleus accumbens, and striatum by a simple two pool model.J. Neurochem.1994;(63):972–979.
  27. Clark K.L., Noudoost B. The role of prefrontal catecholamines in attention and working memory.Front. Neural Circuits. 2014. № 8. Р. 33.
  28. Puig M.V., Gulledge A.T. Serotonin and prefrontal cortex function: neurons, networks, and circuits.Mol. Neurobiol. 2011;(44):449–464.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».