Лучевая терапия широко используется для лечения злокачественных и доброкачественных опухолей головного мозга. Однако основным ограничением является низкая толерантность нормальной ткани мозга к радиации. Травма, вызванная облущением черепа, проявляется в виде воспалительных реакций и нейродегенерации, которые в совокупности способствуют прогрессирующему снижению когнитивных функций. Эти осложнения могут ограничить доставку оптимальных терапевтических доз, вызвать постоянные неврологические симптомы и в конечном итоге ухудшить качество жизни. Таким образом, нейропротекторные агенты стали стратегией защиты нормальных тканей от нейротоксичности, вызванной радиацией. В этом исследовании изучалась эффективность высокорастворимого производного [60]фуллерена (C60), C60-ser, наноматериала на основе углерода, для смягчения радиационно-индуцированной черепно-мозговой травмы. Пероральное введение C60-ser в течение 24 часов после облучения самца мышей C57BL/6 самого самца C57BL/6 восстановило пространственную рабочую память, о чем свидетельствует значительное улучшение производительности в тесте Y-лабиринта, проведенном через 45 дней после облучения. На клеточном уровне иммуногистохимический анализ показал, что только облучение активировало микроглию в течение 84 дней после воздействия, что свидетельствует о создании устойчивой провоспалительной микросреды. Критически, эта активация была заметно смягчена у мышей, получавших C60-ser; реактивность CD68 была восстановлена до уровней, аналогичных необлученным мышам. В совокупности эти поведенческие и молекулярные результаты свидетельствуют о том, что C60-ser может смягчить нейротоксичность, вызванную радиацией, подавляя нейровоспалительные реакции при введении через 24 часа после облучения черепа.
Декларации. Конфликт интересов: Y.M. и S.K. подали предварительный патент на использование C60-ser в качестве радиопротектора и радиоумигатора. Другие авторы не заявляют о конкурирующих интересах.
Рис. 1 Синтез C60-ser. (a) Двуэтапный синтез с серинолом малонамид тетраацетатом. (b) Синтетический путь к C60-сер. (c) Экспериментальная установка синтеза C60-ser.Слева одновременное добавление реагентов в колбу с раствором C60 в толуоле.Правильно, поглощение продуктов реакции на колонке жидкостной хроматографии
Рис. 2 Нормализованная масса тела в течение экспериментального периода. (a) Сроки и дизайн эксперимента. Через двадцать четыре часа после облучения при 10 или 30 Гр мышам вводили C60-ser (700 мг/кг) или 100 мкл PBS перорально. Для когорты 1 (16 мышей/лечебная группа) была проведена группа поведенческих тестов через 45 ± 5 дней после введения C60-ser. Мыши были разделены на партии, каждая из которых содержала равное количество животных из каждой группы лечения. Поведенческое тестирование проводилось партия за партией, и все мыши в данной партии вместе выполнили полный график тестирования. Для когорты 2 (10 мышей/группа лечения) 6 из 10 мышей ранее были частью когорты 1 и уже прошли поведенческие тесты. Остальные 4 мыши не подвергались испытаниям до этой когорты. Вес мышей измерялся 3 раза в неделю. Ткани мозга были собраны после завершения тестовой батареи. (b-c) Масса тела мышей, показанная в (b) когорте 1 и (c) когорте 2, была нормализована до начальной массы тела каждой мыши до облучения (средне значение ± SEM). Провоедин двусторонний анализ смешанных эффектов с последующим пост-хоком тестом Туки. (b) *, момент времени, когда 30 Гр был значительно ниже, чем у другой группы; ‡, момент, когда 10 Гр + C60-Сер был значительно ниже, чем у другой группы. (c) *, момент времени, когда 30 Гр был значительно ниже, чем у другой группы; #, момент, когда 30 Гр был значительно ниже, чем у другой группы. p < 0,05 считался статистически значимым
Рис. 3 Анализ производительности мыши в поведенческой тестовой батарее. Мышей были подвергнуты указанным поведенческим тестам. Показаны результаты тестирования мышей в (a-c) когорте 1 и (d-e) когорте 2. Мыши с менее чем 9 с времени исследования на объекте на месте или новые тесты на распознавание объектов были исключены из анализа. Данные представлены как среданный ± SEM. Статистический анализ был проведен с использованием двустороннего ANOVA с пост-тестом Туки. *, p < 0,05. Парные сравнения без звездочки не указывают на статистически значимую разницу
Рис. 4 CD68 иммуногистохимическое окрашивание в тканях мозга мышей в когорте 1 (конечная точка на 45-й день). Ткани мозга были окрашены для CD68. (a) Количество CD68-положительных микроглиальных клеток представлено в виде средних значений ± SEM (n = 7-10). (b) Изображения гиппокампа были получены при увеличении 10 ×. Шкала, 100 мкм. Круги обозначают области аммония 1 (CA1), увеличенные во встраиваемых панелях. Увеличенные вставные изображения определяют области интереса (ROI), используемые для количественного определения CD68-положительных микроглиальных клеток. Шкала, 25 мкм. Статистический анализ был проведен с использованием двустороннего ANOVA с пост-тестом Туки. **, p < 0,01; ****, p < 0,001. Парные сравнения без звездочки не указывают на статистически значимую разницу
Рис. 5 CD68 иммуногистохимическое окрашивание в тканях мозга мышей в когорте 2 (конечная точка на 84-й день). Ткани мозга были окрашены для CD68. (a) Количество CD68-положительных микроглиальных клеток представлено в виде средних значений ± SEM (n = 7-10). (b) Изображения гиппокампа были получены при увеличении 10 ×. Шкала, 100 мкм. Круги обозначают области аммония 1 (CA1), увеличенные во встраиваемых панелях. Увеличенные вставные изображения определяют области интереса (ROI), используемые для количественного определения CD68-положительных микроглиальных клеток. Шкала, 25 мкм. Статистический анализ проводился с использованием двухстороннего ANOVA с пост-специационным тестом Туки. *, p < 0,05; ***, p < 0,005. Парные сравнения без звездочки не указывают на статистически значимую разницу