Ранние и отдаленные изменения сенсомоторных показателей при фракционированном гамма-облучении в эксперименте

Введение. Эпидемиологические исследования позволяют предположить, что ионизирующее излучение повышает риск развития нейродегенеративных заболеваний в отдаленном периоде после облучения, однако отмечается нехватка лонгитюдных исследований и экспериментальных работ для установления причинно-следственных связей между дозой облучения и потенциальными нейродегенеративными эффектами.

Цель. Изучение ранних и отдаленных изменений сенсомоторных показателей, характеризующих координацию у лабораторных животных, подвергнутых в раннем возрасте фракционированному гамма-излучению в различных дозах.

Материалы и методы. Эксперимент выполнен на мышах обоих полов (n = 400) линии C57Bl/6. Формировали 5 групп наблюдения: 2 контрольные группы и 3 группы с различными уровнями облучения по 80 особей каждая (40 самцов и 40 самок). Животных подвергали общему внешнему гамма-облучению в течение первого месяца жизни в кумулятивных дозах 0,1, 1 и 5 Гр, каждая доза была разделена на 20 фракций. Контрольные группы необлученных мышей включали: группу интактных животных — биологический контроль (n = 80) и группу ложного облучения (n = 80). Эффективный инструмент оценки симптомов нейродегенеративных заболеваний у животных — оценка моторной функции. Оценивали координацию облученных и контрольных животных в тесте ходьбы по сужающейся перекладине в возрасте 1, 6, 12 и 18 месяцев. Данные анализировали в программе Microsoft Exсel и с использованием языка программирования R.

Результаты. Выявлено влияние пола и возраста на сенсомоторные показатели, характеризующие координацию движений (лучше у самок, ухудшается с возрастом у животных обоих полов), при этом не обнаружено существенного влияния на изучаемые параметры фактора стресса, связанного с облучением животных. При сравнении стандартизованных по полу и возрасту сенсомоторных показателей у облученных животных и контрольных необлученных мышей выявлены зависимые от дозы изменения. Координация движений ухудшалась в отдаленные сроки у мышей при гамма-облучении в кумулятивной дозе 5 Гр, это проявлялось в увеличении числа ошибок более чем в 1,5 раза по сравнению с необлученными животными (t = 6,7; p << 0,001). При облучении в кумулятивной дозе 0,1 Гр обнаружен обратный эффект: как в раннем, так и в отдаленном периоде повышалась скорость перемещения мышей по сужающейся перекладине относительно необлученного контроля (время ходьбы снижалось в среднем на 20% (p < 0,001) в любом возрасте), в раннем периоде также снижалось число ошибок (t = 2,36; p = 0,02), что указывает на улучшение способности к координации.

Выводы. Фракционированное гамма-облучение в раннем возрасте у животных вызвало зависимые от дозы изменения сенсомоторной функции: при облучении в кумулятивной дозе 0,1 Гр и в раннем, и в отдаленном периоде после облучения отмечено улучшение координации; при облучении в кумулятивной дозе 5 Гр в отдаленном периоде, в возрасте 18 мес., выявлены признаки ухудшения координации движений у мышей.

1. Ушаков ИБ. Современные достижения и актуальные задачи космической радиобиологии. Клинический вестник ФМБЦ им. А.И. Бурназяна. 2022;2:26–33. https://doi.org/10.33266/2782-6430-2022-2-26-33

2. Kumar R, Kumari P, Kumar R. Central nervous system response against ionizing radiation exposure: cellular, biochemical, and molecular perspectives. Molecular Neurobiology. 2025;62(6):7268–95. https://doi.org/10.1007/s12035-025-04712-z

3. Sharma NK, Sharma R, Mathur D, Sharad S, Minhas G, Bhatia K, et al. Role of ionizing radiation in neurodegenerative diseases. Frontiers in Aging Neuroscience. 2018;10:134. https://doi.org/10.3389/fnagi.2018.00134

4. Azizova TV, Bannikova MV, Grigoryeva ES, Rybkina VL, Hamada N. Occupational exposure to chronic ionizing radiation increases risk of Parkinson’s disease incidence in Russian Mayak workers. International Journal of Epidemiology. 2020;49(2):435–47. https://doi.org/10.1093/ije/dyz230

5. Laurent O, Samson E, Caër-Lorho S, Fournier L, Laurier D, Leuraud K. Updated mortality analysis of SELTINE, the French cohort of nuclear workers, 1968–2014. Cancers. 2022;15(1):79. https://doi.org/10.3390/cancers15010079

6. Kinoshita H, Tanaka K, Nakao R, Iso F, Honda S, Tanaka G, et al. Comparison of mental cognitive function of A-bomb survivors and non-A-bomb survivors in Nagasaki. Psychiatry and Clinical Neurosciences. 2019;73(9):594. https://doi.org/10.1111/pcn.12898

7. Ishihara K, Kato N, Misumi M, Kitamura H, Hida A, Yamada M. Radiation effects on late-life neurocognitive function in childhood atomic bomb survivors: a radiation effects research foundation adult health study. Radiation Research. 2022;197(4):403–7. https://doi.org/10.1667/RADE-21-00122.1

8. Motamed MR, Fereshtehnejad SM, Abbasi M, Sanei M, Abbaslou M, Meysami S. X-ray radiation and the risk of multiple sclerosis: Do the site and dose of exposure matter? Medical Journal of the Islamic Republic of Iran. 2014;28:145.

9. Lopes J, Leuraud K, Klokov D, Durand C, Bernier MO, Baudin C. Risk of developing non-cancerous central nervous system diseases due to ionizing radiation exposure during adulthood: systematic review and meta-analyses. Brain Science. 2022;12(8):984. https://doi.org/10.3390/brainsci12080984

10. Boyd A, Byrne S, Middleton RJ, Banati RB, Liu GJ. Control of Neuroinflammation through Radiation-Induced Microglial Changes. Cells. 2021;10(9):2381. https://doi.org/10.3390/cells10092381

11. Fleming SM, Ekhator OR, Ghisays V. Assessment of sensorimotor function in mouse models of Parkinson’s disease. JoVE. 2013;(76):50303. https://doi.org/10.3791/50303

12. Curzon P, Zhang M, Radek RJ, Fox GB. The behavioral assessment of sensorimotor processes in the mouse: acoustic startle, sensory gating, locomotor activity, rotarod, and beam walking. In: Buccafusco JJ, editor. Methods of Behavior Analysis in Neuroscience; 2nd ed. Boca Raton (FL): CRC Press/Taylor & Francis; 2009.

13. Атаманюк НИ, Обвинцева НА, Перетыкин АА, Андреев СС, Тюхай МВ, Стяжкина ЕВ и др. Влияние фракционированного гамма-излучения в раннем постнатальном периоде на сенсомоторные показатели у мышей. Вопросы радиационной безопасности. 2025;2(118):69–75. EDN: ADDTOR

14. Luong TN, Carlisle HJ, Southwell A, Patterson PH. Assessment of motor balance and coordination in mice using the balance beam. JoVE. 2011;(49):2376. https://doi.org/10.3791/2376

15. Нотова СВ, Казакова ТВ, Маршинская ОВ. Современные методы и оборудование для оценки поведения лабораторных животных (обзор). Животноводство и кормопроизводство. 2018;101(1):106–15. EDN: OYSMIX

16. Атаманюк НИ, Обвинцева НА, Тюхай МВ, Андреев АИ, Пряхин ЕА. Влияние фракционированного гамма-облучения в первый месяц жизни на когнитивную функцию у мышей. Радиация и риск. 2024;33(4):107–18. https://doi.org/10.21870/0131-3878-2024-33-4-107-118

17. Atamanyuk NI, Obvintseva NA, Peretykin AA, Pryakhin EA. The dose-dependent effect of fractionated γ-radiation on anxiety-like behavior in neonatal mice. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2024;176(6):727–30. https://doi.org/10.1007/s10517-024-06097-w

18. Koturbash I, Jadavji NM, Kutanzi K, Rodriguez-Juarez R, Kogosov D, Metz GAS, et al. Fractionated low-dose exposure to ionizing radiation leads to DNA damage, epigenetic dysregulation, and behavioral impairment. Environmental Epigenetics. 2017;2(4):dvw025. https://doi.org/10.1093/eep/dvw025

19. Ung MC, Garrett L, Dalke C, Leitner V, Dragosa D, Hladik D, et al. Dose-dependent long-term effects of a single radiation event on behaviour and glial cells. International Journal of Radiation Biology. 2021;97(2):156–69. https://doi.org/10.1080/09553002.2021.1857455

20. Zhou K, Boström M, Ek CJ, Li T, Xie C, Xu Y, et al. Radiation induces progenitor cell death, microglia activation, and blood-brain barrier damage in the juvenile rat cerebellum. Science Reports. 2017;7:46181. https://doi.org/10.1038/srep46181