COMBINED GAMMA-RAYS AND CARBON-12 NUCLEI IRRADIATION MODULATES BRAIN CHEMOKINE AND CYTOKINE PRODUCTION AND IMPROVES SPATIAL LEARNING IN TAU P301S, BUT NOT 5xFAD MOUSE LINE

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Earlier we showed the pro-cognitive effect of low doses of combined irradiation (including heavy charged particles) on Wistar rats. In the present work we studied the effect of irradiation (gamma-rays, 0.24 Gy; carbon-12, 0.18 Gy, 400 MeV/nucleon) on the course of neurodegenerative process using Tau P301S and 5xFAD transgenic mice lines, experimental models of Alzheimer’s disease. Irradiation led to an increase in pro- and anti-inflammatory cytokines and chemokines (IL-2, IL-6, IL-10, KC) in Tau P301S mice, but not in 5xFAD. At the same time, only the Tau P301S line was found to exhibit radiation-induced improvement in spatial learning.

About the authors

V. S. Kokhan

V.P. Serbsky Federal Medical Research Centre for Psychiatry and Narcology

Author for correspondence.
Email: viktor_kohan@hotmail.com
Russian Federation, Moscow

M. S. Nesterov

Scientific Center of Biomedical Technologies of the Federal Medical and Biological Agency of Russia,

Email: viktor_kohan@hotmail.com
Russian Federation, Moscow Region, settlement Svetlye Gory

A. I. Levashova

Scientific Center of Biomedical Technologies of the Federal Medical and Biological Agency of Russia,

Email: viktor_kohan@hotmail.com
Russian Federation, Moscow Region, settlement Svetlye Gory

References

  1. Bert C., Engenhart-Cabillic R., Durante M. Particle therapy for noncancer diseases // Medical physics. 2012. V. 39. № 4. P. 1716–1727.
  2. Kokhan V.S., Anokhin P.K., Belov O.V., et al. Cortical Glutamate/GABA Imbalance after Combined Radiation Exposure: Relevance to Human Deep-Space Missions // Neuroscience. 2019. V. 416. P. 295–308.
  3. Perez R.E., Younger S., Bertheau E., et al. Effects of chronic exposure to a mixed field of neutrons and photons on behavioral and cognitive performance in mice // Behavioural brain research. 2020. V. 379. P. 112377.
  4. Whoolery C.W., Yun S., Reynolds R.P., et al. Multi-domain cognitive assessment of male mice shows space radiation is not harmful to high-level cognition and actually improves pattern separation // Scientific reports. 2020. V. 10. № 1. P. 2737.
  5. Boyd A., Byrne S., Middleton R.J., et al. Control of Neuroinflammation through Radiation-Induced Microglial Changes // Cells. 2021. V. 10. № 9. P. 2381.
  6. Yoshiyama Y., Higuchi M., Zhang B., et al. Synapse loss and microglial activation precede tangles in a P301S tauopathy mouse model // Neuron. 2007. V. 53. № 3. P. 337–351.
  7. Jawhar S., Trawicka A., Jenneckens C., et al. Motor deficits. № euron loss, and reduced anxiety coinciding with axonal degeneration and intraneuronal Abeta aggregation in the 5XFAD mouse model of Alzheimer’s disease // Neurobiology of aging. 2012. V. 33. № 1. P. 196 e129–140.
  8. Spitz D.R., Hauer-Jensen M. Ionizing radiation-induced responses: where free radical chemistry meets redox biology and medicine // Antioxidants & redox signaling. 2014. V. 20. № 9. P. 1407–1409.
  9. Kontush A. Amyloid-beta: an antioxidant that becomes a pro-oxidant and critically contributes to Alzheimer’s disease // Free radical biology & medicine. 2001. V. 31. № 9. P. 1120–1131.
  10. Shaftel S.S., Kyrkanides S., Olschowka J.A., et al. Sustained hippocampal IL-1 beta overexpression mediates chronic neuroinflammation and ameliorates Alzheimer plaque pathology // The Journal of clinical investigation. 2007. V. 117. № 6. P. 1595–1604.
  11. Meraz-Rios M.A., Toral-Rios D., Franco-Bocanegra D., et al. Inflammatory process in Alzheimer’s Disease // Front Integr Neurosci. 2013. V. 7. P. 59.
  12. Kokhan V.S., Mariasina S., Pikalov V.A., et al. Neurokinin-1 Receptor Antagonist Reverses Functional CNS Alteration Caused by Combined gamma-rays and Carbon Nuclei Irradiation // CNS & neurological disorders drug targets. 2022. V. 21. № 3. P. 278–289.
  13. Chen W., Abud E.A., Yeung S.T., et al. Increased tauopathy drives microglia-mediated clearance of beta-amyloid // Acta neuropathologica communications. 2016. V. 4. № 1. P. 63.
  14. Alves S., Churlaud G., Audrain M., et al. Interleukin-2 improves amyloid pathology, synaptic failure and memory in Alzheimer’s disease mice // Brain: a journal of neurology. 2017. V. 140. № 3. P. 826–842.
  15. Lyra E.S.N.M., Goncalves R.A., Pascoal T.A., et al. Pro-inflammatory interleukin-6 signaling links cognitive impairments and peripheral metabolic alterations in Alzheimer’s disease // Transl Psychiatry. 2021. V. 11. № 1. P. 251.
  16. Weston L.L., Jiang S., Chisholm D., et al. Interleukin-10 deficiency exacerbates inflammation-induced tau pathology // Journal of neuroinflammation. 2021. V. 18. № 1. P. 161.
  17. Kang M.H., Jin Y.H., Kim B.S. Effects of Keratinocyte-Derived Cytokine (CXCL-1) on the Development of Theiler’s Virus-Induced Demyelinating Disease // Front Cell Infect Microbiol. 2018. V. 8. P. 9.
  18. Jin X., Yamashita T. Microglia in central nervous system repair after injury // Journal of biochemistry. 2016. V. 159. № 5. P. 491–496.
  19. Parkhurst C.N., Yang G. Ninan I., et al. Microglia promote learning-dependent synapse formation through brain-derived neurotrophic factor // Cell. 2013. V. 155. № 7. P. 1596–1609.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (133KB)
3.

Download (171KB)

Copyright (c) 2023 В.С. Кохан, М.С. Нестеров, А.И. Левашова

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».