Космос как лекарство: исследован феномен обновления мозга при воздействии ионизирующего излучения - «Наука»

Добавлено 24-авг-2024, 00:00 От Кузьма

Эксперименты с крысами прошли в ряде российских институтов

Подлечиться на орбитальной станции... Звучит нереалистично, и прежде всего из-за известного воздействия космической радиации на человеческий организм. Так мы привыкли считать. Однако российские ученые (как и их зарубежные коллеги) провели ряд экспериментов, которые доказывают благотворный эффект космического ионизирующего излучения, по крайней мере, на мозг. Автор одного из последних исследований, старший научный сотрудник Национального медицинского исследовательского центра психиатрии и наркологии имени В.П.Сербского Виктор Кохан, рассказал о новых обнадеживающих результатах. В ходе работы крыс облучали гамма-лучами и тяжелыми «космическими» частицами углерода и пришли к выводу, что это воздействие пошло им только на пользу!

Фото: unsplash.com

Работы по исследованию влияния космической радиации на живые организмы ведутся давно. Но только в 2011 году, во время полета космического аппарата Кьюриосити к Красной планете, была уточнена доза ионизирующего излучения, которую может получить человек. Она оказалась не так страшна, как ее представляли ранее – в пределах 1 Зиверта и меньше. То есть полет к Марсу по радиационной компоненте будет равен суммарно накопленной радиации в течение всей карьеры космонавта. Многовато, но не смертельно, ведь многие космонавты, летавшие на орбиту по 4-5 раз, продолжают жить и активно работать на Земле даже после окончания профессиональной карьеры.

– Не может быть, чтобы радиация была абсолютно безопасна для организма человека? — задаю я вопрос Кохану.

– Безусловно, она оказывает отложенный эффект на организм в целом. Есть работы о развитии катаракты, онкологических заболеваний. Хотя массового ухода ветеранов космоса от онкологии я что-то не припомню. Наверняка надо провести еще много исследований, чтобы ответить на этот вопрос. Мы в нашей работе сосредоточились исключительно на механизмах воздействия ионизирующего излучения на мозг и поняли, что к нарушениям со стороны Центральной нервной системы оно не приводит.

– Подождите, не так давно был описан эффект уменьшения размеров мозга у космонавтов после полета...

– Я не говорил, что космос никак не влияет на мозг. Конечно, оксидантный стресс, влияние свободных радикалов, разрушение биополимеров (липидов, белков), разрывы цепочек ДНК – все это мы видим. Но функции мозга от этого в итоге не страдают! Американцы даже провели эксперимент с однояйцевыми близнецами: одного оставили на Земле, второго отправили в космос, и выяснилось, что у космонавта по возвращении улучшились (по сравнению с братом) когнитивные способности. Все это и заинтересовало ученых.

Полученные данные МРТ-исследования показали, что есть одна структура мозга, которая, в отличие от всех остальных, вообще не уменьшается в объеме. Это сенсомоторная кора — область, ответственная за восприятие и контроль движений тела. В свое время еще на биоспутнике «Бион-М» №1 было показано, что ионизирующее излучение усиливает двигательную активность грызунов. Вот мы и предположили, что радиационно-вызванная гиперактивность животных могла быть ответственна за сохранение объема сенсомотороной коры. А затем решили проверить это в эксперименте.

Сотрудники лаборатории Центра им. Сербского. Виктор Кохан (слева). Фото предоставлено В. Кохан

– Расскажите о нем поподробней.

– Первая часть его проходила в Институте-медико-биологических проблем РАН, где мы облучали крыс гамма-квантами в течение суток дозой сравнительно небольшой мощности. Затем наступала очередь облучения более мощными частицами углерода-12. Это происходило в Институте физики высоких энергий имени А.А.Логунова.

– И как вели себя после этого крысы?

– Оказалось, что облученные животные проходят на 56% большее расстояние, на 65% чаще встают в ориентировочные стойки по сравнению с необлученными животными. Когда ученые поместили в бокс новый объект — скульптуру японского бога Хотэя — облученные крысы на 95% чаще обычных подходили к этому объекту и проводили около него на 117% больше времени, то есть демонстрировали исследовательскую деятельность.

– Если сравнить дозу их облучения с той, что получают космонавты...

– Суммарная доза полученной ими радиации оказалась примерно в три раза больше годовой дозы космонавтов, полученной на МКС.

– И сколько длился эффект?

– Эффект усиления активности у крыс продолжался в течение 7 месяцев после облучения.

– В своей научной статье вы указали, что данная работа важна не только для космонавтов, но и для людей, страдающих болезнью Паркинсона, Альцгеймера, перенесших инсульт. В каком ключе?

– Дело в том, что мы частично раскрыли молекулярный механизм влияния излучения на мозг. Мы показали, что в результате ионизирующего излучения в мозге у животных более чем на 50% увеличивается количество белков-нейротрофинов, поддерживающих жизнеспособность нейронов в сенсомоторной коре. Это может быть одним из факторов, благодаря которому ионизирующее излучение препятствует деградации этой коры. Однако причиной изменений может быть и вызванное излучением увеличение двигательной активности крыс, тут надо еще разбираться, что первично.

– То есть есть надежда на то, что облучение может помочь людям с нейродегенеративными заболеваниями?

– Есть. Но надо продолжать исследования в этом направлении. Сейчас мы видим пока, что увеличение содержания отдельных нейтрофинов отвечает за выживание нейронов, за их дифференцировку, за развитие дендритных деревьев (межклеточных связей).

– Получается, определенная доза облучения может быть лечебной?

– Да, именно в умеренных дозах комбинированного излучения мы выявили взрывной регенераторный (восстановительный) процесс.

– То есть вы нашли золотую середину?

Даже не искали специально, а случайно на нее попали, и получилось, что здоровым тканям вреда не нанесли. Хотя сразу после облучения оксидантный стресс мы фиксировали (в частности, были разрывы ДНК), но все эти молекулярные эффекты были быстропроходящими. Излучение в итоге уничтожило нежизнеспособные клетки и адаптировало здоровые.

Эксперименты с крысами прошли в ряде российских институтов Подлечиться на орбитальной станции. Звучит нереалистично, и прежде всего из-за известного воздействия космической радиации на человеческий организм. Так мы привыкли считать. Однако российские ученые (как и их зарубежные коллеги) провели ряд экспериментов, которые доказывают благотворный эффект космического ионизирующего излучения, по крайней мере, на мозг. Автор одного из последних исследований, старший научный сотрудник Национального медицинского исследовательского центра психиатрии и наркологии имени В.П.Сербского Виктор Кохан, рассказал о новых обнадеживающих результатах. В ходе работы крыс облучали гамма-лучами и тяжелыми «космическими» частицами углерода и пришли к выводу, что это воздействие пошло им только на пользу! Фото: unsplash.com Работы по исследованию влияния космической радиации на живые организмы ведутся давно. Но только в 2011 году, во время полета космического аппарата Кьюриосити к Красной планете, была уточнена доза ионизирующего излучения, которую может получить человек. Она оказалась не так страшна, как ее представляли ранее – в пределах 1 Зиверта и меньше. То есть полет к Марсу по радиационной компоненте будет равен суммарно накопленной радиации в течение всей карьеры космонавта. Многовато, но не смертельно, ведь многие космонавты, летавшие на орбиту по 4-5 раз, продолжают жить и активно работать на Земле даже после окончания профессиональной карьеры. – Не может быть, чтобы радиация была абсолютно безопасна для организма человека? — задаю я вопрос Кохану. – Безусловно, она оказывает отложенный эффект на организм в целом. Есть работы о развитии катаракты, онкологических заболеваний. Хотя массового ухода ветеранов космоса от онкологии я что-то не припомню. Наверняка надо провести еще много исследований, чтобы ответить на этот вопрос. Мы в нашей работе сосредоточились исключительно на механизмах воздействия ионизирующего излучения на мозг и поняли, что к нарушениям со стороны Центральной нервной системы оно не приводит. – Подождите, не так давно был описан эффект уменьшения размеров мозга у космонавтов после полета. – Я не говорил, что космос никак не влияет на мозг. Конечно, оксидантный стресс, влияние свободных радикалов, разрушение биополимеров (липидов, белков), разрывы цепочек ДНК – все это мы видим. Но функции мозга от этого в итоге не страдают! Американцы даже провели эксперимент с однояйцевыми близнецами: одного оставили на Земле, второго отправили в космос, и выяснилось, что у космонавта по возвращении улучшились (по сравнению с братом) когнитивные способности. Все это и заинтересовало ученых. Полученные данные МРТ-исследования показали, что есть одна структура мозга, которая, в отличие от всех остальных, вообще не уменьшается в объеме. Это сенсомоторная кора — область, ответственная за восприятие и контроль движений тела. В свое время еще на биоспутнике «Бион-М» №1 было показано, что ионизирующее излучение усиливает двигательную активность грызунов. Вот мы и предположили, что радиационно-вызванная гиперактивность животных могла быть ответственна за сохранение объема сенсомотороной коры. А затем решили проверить это в эксперименте. Сотрудники лаборатории Центра им. Сербского. Виктор Кохан (слева). Фото предоставлено В. Кохан – Расскажите о нем поподробней. – Первая часть его проходила в Институте-медико-биологических проблем РАН, где мы облучали крыс гамма-квантами в течение суток дозой сравнительно небольшой мощности. Затем наступала очередь облучения более мощными частицами углерода-12. Это происходило в Институте физики высоких энергий имени А.А.Логунова. – И как вели себя после этого крысы? – Оказалось, что облученные животные проходят на 56% большее расстояние, на 65% чаще встают в ориентировочные стойки по сравнению с необлученными животными. Когда ученые поместили в бокс новый объект — скульптуру японского бога Хотэя — облученные крысы на 95% чаще обычных подходили к этому объекту и проводили около него на 117% больше времени, то есть демонстрировали исследовательскую деятельность. – Если сравнить дозу их облучения с той, что получают космонавты. – Суммарная доза полученной ими радиации оказалась примерно в три раза больше годовой дозы космонавтов, полученной на МКС. – И сколько длился эффект? – Эффект усиления активности у крыс продолжался в течение 7 месяцев после облучения. – В своей научной статье вы указали, что данная работа важна не только для космонавтов, но и для людей, страдающих болезнью Паркинсона, Альцгеймера, перенесших инсульт. В каком ключе? – Дело в том, что мы частично раскрыли молекулярный механизм влияния излучения на мозг. Мы показали, что в результате ионизирующего излучения в мозге у животных более чем на 50% увеличивается количество белков-нейротрофинов, поддерживающих жизнеспособность нейронов в сенсомоторной коре. Это может быть одним из факторов, благодаря которому ионизирующее излучение препятствует деградации этой коры. Однако причиной изменений может быть и вызванное излучением увеличение двигательной активности крыс, тут надо еще разбираться, что первично. – То есть есть надежда на то, что облучение может помочь людям с нейродегенеративными заболеваниями? – Есть. Но надо продолжать исследования в этом направлении. Сейчас мы видим пока, что увеличение содержания отдельных нейтрофинов отвечает за выживание нейронов, за их дифференцировку, за развитие дендритных деревьев (межклеточных связей). – Получается, определенная доза облучения может быть лечебной? – Да, именно в умеренных дозах комбинированного излучения мы выявили взрывной регенераторный (восстановительный) процесс. – То есть вы нашли золотую середину? Даже не искали специально, а случайно на нее попали, и получилось, что здоровым тканям вреда не нанесли. Хотя сразу после облучения оксидантный стресс мы фиксировали (в частности, были разрывы ДНК), но все эти молекулярные эффекты были быстропроходящими. Излучение в итоге уничтожило нежизнеспособные клетки и адаптировало здоровые.