Облучение крыс показало риски протонной терапии рака для клеток мозга

Российские ученые впервые проследили за тем, как пучки протонов воздействуют на разные типы ДНК в клетках мозга крыс. Оказалось, что в гиппокампе животных после облучения скапливалось больше мутировавших копий определенной ДНК, чем в других областях мозга. Описание исследования опубликовал научный журнал Molecular Biology Reports, передает АЗЕРТАДЖ со ссылкой на ТАСС.

«Особый интерес представляют исследования вредного воздействия протонов на нормальные ткани мозга, поскольку протонная терапия рака затрагивает не только саму опухоль. Мы проследили за количественными изменениями в митохондриальной ДНК и ее мутантными копиями в трех областях головного мозга крыс, гиппокампе, коре и мозжечке», – рассказал один из авторов исследования, старший научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной биологии РАН (ИТЭБ РАН) Серажутдин Абдуллаев.

Специалисты ИТЭБ РАН и их коллеги из Объединенного института ядерных исследований РАН уже много лет изучают, как различные формы радиации воздействуют на мозг животных и людей и как его клетки пытаются бороться с повреждениями, которые вызывает проникновение ионизирующего излучения в нейроны и вспомогательные тельца мозга.

К примеру, недавно они обнаружили, что клетки мозга по-разному реагируют на повреждение ядерной части ДНК и так называемой митохондриальной ДНК (мтДНК), которая находится внутри митохондрий – своеобразных «энергостанций» клеток. Разрывы и пробелы в первой нейроны чинят относительно медленно, тогда как повреждение мтДНК клетка старается залечить максимально быстро.

В результате формируется большое количество мутантных копий этой части генома, из-за чего может усиливаться окислительный стресс в клетках мозга. В результате повреждения могут появиться уже в ядерной ДНК. Подобные изменения, по мнению исследователей, могут быть одной из причин того, почему у многих раковых больных после лучевой терапии появляются проблемы с памятью, которые связаны с массовой гибелью здоровых нейронов.

В своей новой работе Абдуллаев и его коллеги проследили за тем, как на мозг влияет другой тип ионизирующего излучения – пучки протонов, которые разогнали до сверхвысоких скоростей. Медики часто используют эти частицы против опухолей, так как они действуют на организм более точечно и избирательно, чем источники гамма-частиц.

Ученые решили проверить, сохранятся ли различия в характере починки митохондриальной и ядерной ДНК при облучении мозга крыс протонами. Опыты показали несколько важных различий в том, как протоны и гамма-кванты действовали на мозг.

В частности, биологи обнаружили, что концентрация мутантных копий мтДНК в гиппокампе, коре и мозжечке мозга крыс значительно различалась. Больше всего ее было в гиппокампе, который играет роль центра памяти, а меньше всего – в мозжечке. В случае с гамма-излучением такого не происходило: оно вызывало одинаковые изменения в характере починки мтДНК во всех областях мозга крыс.

Этот факт, как считают Абдуллаев и его коллеги, нужно учитывать при лечении пациентов пучками протонов. К примеру, ученые могут защищать клетки гиппокампа и других уязвимых регионов мозга от повреждений с помощью антиоксидантов, которые могут проникать внутрь митохондрий и мешать формированию агрессивных веществ, которые могут повреждать обе формы ДНК.

Подобная терапия, как надеются ученые, позволит избежать массовой гибели здоровых клеток мозга и значительно снизит шансы на развитие различных нейродегенеративных болезней после успешного удаления опухоли.