Новый подход к оценке последствий действия радиации на глаз

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Авторы предлагают новый подход к оценке последствий воздействия ионизирующего излучения на структуры глаза. Подход основан на недавно полученных авторами совместно с сотрудниками Объединённого института ядерных исследований в Дубне результатах, согласно которым радиационное воздействие вызывает в структурах глаза – сетчатке и ретинальном пигментном эпителии – окисление содержащихся в них бисретиноидов. В результате такого окисления спектр флуоресценции бисретиноидов смещается в синюю область видимого спектра. Сдвиг спектра флуоресценции неинвазивно может быть зарегистрирован при помощи общепринятого в настоящее время в офтальмологии метода регистрации аутофлуоресценции глазного дна. Поскольку окисление бисретиноидов происходит в ходе радиационного воздействия, становится возможным практически сразу после облучения оценить степень воздействия ионизирующего излучения как на структуры глаза, так и на организм в целом. Аналога подобной неинвазивной оценки воздействия радиации на организм не существует. Предлагаемый подход может стать важным для оценки радиационной безопасности работников атомной промышленности, космонавтов, пациентов, подвергающихся протонной или гамма-терапии.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Михаил Аркадьевич Островский

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: ostrovsky3535@mail.ru

академик РАН, заведующий кафедрой молекулярной физиологии биологического факультета, заведующий лабораторией физико-химических основ рецепции

Россия, Москва; Москва

Татьяна Борисовна Фельдман

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН

Email: feldmantb@mail.ru

доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник кафедры молекулярной физиологии биологического факультета, ведущий научный сотрудник

Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Tairbekov M.G., Petrov V.M. Medical and biological effects of ionizing radiation. M.: MEPhI, 2005.
  2. Yakovleva M.A., Feldman T.B., Lyakhova K.N. et al. Ionized radiation-mediated retinoid oxidation in the retina and retinal pigment epithelium of the murine eye // Radiat. Res. 2022. V. 197. P. 270–279.
  3. Feldman T., Yakovleva M., Utina D. et al. Short-Term and Long-Term Effects after Exposure to ionizing radiation and visible light on retina and retinal pigment epithelium of mouse eye // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. 17049.
  4. Schmitz-Valckenberg S., Holz F.G., Bird A.C. et al. Fundus autofluorescence imaging // Retina. 2008. V. 28. P. 385-409.
  5. Ostrovsky M.A. Molecular physiology of the visual pigment rhodopsin. Current directions // Russian Physiological Journal named after I.M. Sechenov. 2020, vol. 106, no. 4, pp. 401–420.
  6. Boulton M., Dontsov A., Jarvis-Evans J. et al. Lipofuscin is a photoinducible free radical generator. J. Photochem. Photobiol. B Biol. 1993, no.19, pp. 201–204.
  7. Sparrow J.R., Vollmer-Snarr H.R., Zhou J. et al. A2E-epoxides damage DNA in retinal pigment epithelial cells. Vitamin E and other antioxidants inhibit A2E-epoxide formation. J. Biol. Chem. 2003, vol. 278, no. 20, pp. 18207–18213.
  8. Dontsov A., Yakovleva M., Trofimova N. et al. Water-soluble products of photooxidative destruction of the bisretinoid A2E cause proteins modification in the dark. Int. J. Mol. Sci. 2022, vol. 23(3), 1534.
  9. Feldman T., Ostrovskiy D., Yakovleva M. et al. Lipofuscin-mediated photic stress induces a dark toxic effect on ARPE-19 cells. Int. J. Mol. Sci. 2022, vol. 23(20), 12234.
  10. Feldman T.B., Yakovleva M.A., Larichev A.V. et al. Spectral analysis of fundus autofluorescence pattern as a tool to detect early stages of degeneration in the retina and retinal pigment epithelium. Eye. 2018, vol. 32, pp. 1440–1448.
  11. Bourauel L., Vaisband M., von der Emde L. et al. Spectral analysis of human retinal pigment epithelium cells in healthy and AMD eyes. Invest Ophthalmol. Vis. Sci. 2024, vol. 65, 10.
  12. Schweitzer D., Gaillard E.R., Dillon J. et al. Time-resolved autofluorescence imaging of human donor retina tissue from donors with significant extramacular drusen. Invest. Ophth. Vis. Sci. 2012, vol. 53, pp. 3376–3386.
  13. Schweitzer D., Quick S., Schenke S., et al. Comparison of parameters of time-resolved autofluorescence between healthy subjects and patients suffering from early AMD. Ophthalmologe. 2009, vol. 106, pp. 714–722.
  14. Schweitzer D., Deutsch L., Klemm M. et al. Fluorescence lifetime imaging ophthalmoscopy in type 2 diabetic patients who have no signs of diabetic retinopathy. J. Biomed. Opt. 2015, vol. 20, pp. 61106.
  15. Ramm L., Jentsch S., Augsten R. et al. Fluorescence lifetime imaging ophthalmoscopy in glaucoma. Graefes. Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. 2014, vol. 252, pp. 2025–2026.
  16. Jentsch S., Schweitzer D., Schmidtke K.U. et al. Retinal fluorescence lifetime imaging ophthalmoscopy measures depend on the severity of Alzheimer’s disease. Acta ophthalmologica. 2014, vol. 93, pp. 241–247.
  17. RF patent for invention No. 2651126 (04/18/2018): Feldman T.B., Ostrovsky M.A., Yakovleva M.A., Larichev A.V., Borzenok S.A., Arbukhanova P.M. A method for early detection of age-related macular degeneration of the retina.
  18. Utility model patent No. 176795 (01/29/2018): Larichev A.V., Panchenko V.Ya., Ostrovsky M.A., Feldman T.B. An optical device for examining the fundus of the eye to detect age-related macular degeneration of the retina.
  19. Feldman T.B., Dontsov A.E., Yakovleva M.A. et al. Photobiology of lipofuscin granules in the retinal pigment epithelium cells of the eye: norm, pathology, age. Biophys. Rev. 2022, vol. 14, pp. 1051–1065.
  20. Mao X.W., Boerma M., Rodriguez D. et al. Acute effect of low-dose space radiation on mouse retina and retinal endothelial cells. Radiat. Res. 2018, vol. 190, pp. 45–52.
  21. Mao X.W., Pecaut M.J., Stodieck L.S. et al. Space flight environment induces mitochondrial oxidative damage in ocular tissue. Radiat. Res. 2013, vol. 180, pp. 340–350.
  22. Mao X.W., Archambeau J.O., Kubinova L. et al. Quantification of rat retinal growth and vascular population changes after single and split doses of proton irradiation: translational study using stereology methods. Radiat. Res. 2003, vol. 160, pp. 5–13.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема глаза позвоночных. Облучение мыши ускоренными протонами или гамма-лучами в дозе 4 Гр. А – структуры глаза: зрачок, хрусталик, сетчатка и ретинальный пигментный эпителий; Б – сетчатка, фоторецепторные клетки (палочки и колбочки), ретинальный пигментный эпителий, сосудистая оболочка; В – спектры флуоресценции хлороформных экстрактов, полученных из сетчаток и ретинального пигментного эпителия глаз мышей, облучённых дозой 4 Гр. Длина волны возбуждения составляла 488 нм. Спектры флуоресценции нормализованы при длине волны 550 нм Источник: рисунок адаптирован из [2].

Скачать (67KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Картина аутофлуоресценции глазного дна человека: большое тёмное пятно справа – слепое пятно (выход зрительного нерва); маленькое тёмное пятно в центре – область центрального зрения (макула)

Скачать (26KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Принцип спектрального анализа аутофлуоресценции глазного дна – доклиническая диагностика возрастной макулярной дегенерации [9, 18] А – сравнительный статистический анализ спектральных характеристик суспензий клеток ретинального пигментного эпителия из кадаверных глаз доноров без признаков патологии (норма) и с признаками возрастной макулярной дегенерации (ВМД). Длина волны возбуждения – 488 нм. Спектры флуоресценции нормализованы при 592 нм; Б – спектры флуоресценции суспензий клеток ретинального пигментного эпителия, полученных из отдельных кадаверных глаз здорового донора (норма) в возрасте 58 лет и донора с признаками возрастной макулярной дегенерации (ВМД) в возрасте 59 лет; определены интегральные интенсивности в спектральных диапазонах I1 (530–580 нм) и I2 (600–650 нм) Источник: рисунок адаптирован из [10].

Скачать (33KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024