Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН рассмотрели, как на познавательную деятельность мышей и ткани головного мозга влияет облучение протонами в терапевтической дозе. Исследование перспективно для понимания эффектов гипофракционированного (увеличение дозы фракции) протонного облучения при радиотерапии опухолей. Результаты работы опубликованы в журнале Radiation and Environmental Biophysics.
Сегодня пациентам во всем мире доступен революционный метод лечения, применяемый в онкологии — протонная терапия. Отличительной и выгодной особенностью этой методики является минимальное негативное влияние на здоровые ткани рядом с очагом поражения, что дает возможность бороться с редкими видами рака и с опухолями, которые раньше считались неизлечимыми. Однако протонная терапия, как и любые другие методы лечения рака, обладает побочными действиями, хотя они и менее выражены, чем при традиционной гамма-лучевой терапии (и, тем более, химиотерапии).
Стало известно, что после облучения мозга мышей в дозах 5–10 Гр гамма-лучами, происходит апоптоз и прямое повреждение / гибель нейронов мозга (гиппокампа), что приводит к последующему ухудшению поведенческих (когнитивных) способностей животных. При этом возрастает повреждение тканей головного мозга, в частности происходит активация микроглии внутри зоны нейрогенеза, что связано с развитием хронического воспаления. Стоит отметить, что большинство исследований по влиянию современного перспективного протонного облучения на когнитивные способности лабораторных животных и их связи с морфологическими изменениями головного мозга проведено в диапазоне малых доз (< 1 Гр) и средних доз (< 4 Гр), а результаты этих исследований противоречивы. Ученые заинтересованы в исследовании долгосрочных последствий после радиотерапии, при этом особенное внимание должно быть уделено профилактики развития деменции у молодых пациентов и детей.
Коллектив авторов из ИТЭБ РАН предполагают, что одним из перспективных направлений в развитии протонной терапии является разработка и применение новых схем гипофракционированного облучения опухолей, при которых увеличивают дозу отдельных фракций одновременно с уменьшением количества фракций, что сокращает не только время и стоимость лечения, но и частоту рецидивов.
Исследование прокомментировала старший научный сотрудник Лаборатории изотопных исследований ИТЭБ РАН, кандидат биологических наук Светлана Сорокина: «Полученные нами экспериментальные результаты показали отсутствие изменений в уровне тревожности и пространственном обучении у мышей, головы которых облучали протонами в терапевтической дозе 7.5 Гр, спустя 2 месяца после воздействия. Однако мы наблюдали дефицит эпизодической памяти. Что касается микроглии, то в гиппокампе в первые дни после облучения мы наблюдали активацию её пролиферации, а через 30 дней после облучения - восстановление плотности микроглии. Вероятно, исследованная доза протонов, с одной стороны, оказывает повреждающее действие на мозг, вызывая окислительный стресс с регистрируемыми клеточными изменениями в микроглии, которые, по всей видимости, служат сдерживающим фактором дальнейшего воспалительного каскада, то есть осуществляют защитную функцию. С другой стороны, использованная в работе доза 7.5 Гр недостаточна для устойчивого морфологического ответа активированной микроглии через 30 дней после облучения. Полученные результаты могут стать многообещающими в перспективе использования высоких доз протонов на одну фракцию для облучения опухолей головы, когда объем облучаемой площади предполагается существенно меньшим, а это, вероятно, уменьшит не только площадь воспалительной реакции, но и риск когнитивного дефицита, опосредованного гиппокампом».
По словам авторов медленное и постепенное начало повреждения клеток гиппокампа при дозе протонов 7.5 Гр дает возможность возникновения адаптивных реакций, ограничивающих острое нейровоспаление и предотвращающих дальнейшее повреждение клеток головного мозга. Планирование радиационного лечения с учетом чувствительности и адаптивности структур головного мозга, в которых локализуется опухоль, позволит предотвратить негативные последствия и сохранить когнитивные функции, поддерживая высокое качество жизни пациентов. Этому будет способствовать и разработка фармакологических подходов, включающих ингибирование ранних пострадиационных воспалительных процессов в головном мозге.
Источник: Sorokina SS, Malkov AE, Rozanova OM, Smirnova EN, Shemyakov AE. Behavioral performance and microglial status in mice after moderate dose of proton irradiation. Radiat Environ Biophys. 2023, 62(4):497-509. doi: 10.1007/s00411-023-01044-1.
Рисунок. Изменение морфологии клеток микроглии гиппокампа мышей в разные сроки (1 сутки, 1 неделя, 1 месяц) после локального облучения протонами в дозе 7.5 Гр
Материал подготовила: Алсу Дюкина
Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru
Галерея
