Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54639 Моделирование в биофизике Modelling in biophycis Моделирование в биофизике Modeling impairment of neurogenesis due to acute X-ray exposure of mice Моделирование нарушения нейрогенеза после острого облучения мышей рентгеновскими лучами Глебов А А Glebov A A glebov.atth@gmail.com Колесникова Е А Kolesnikova E A Бугай А. Н. Bugay A. N. Объединенный институт ядерных исследований ru Joint Institute for Nuclear Research ru Объединенный институт ядерных исследований ru Joint Institute for Nuclear Research ru Объединенный институт ядерных исследований Дубна Россия Joint Institute for Nuclear Research Dubna Russian Federation 25 06 2021 25 06 2021 6 2 280 284 20 06 2021 20 06 2021 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54639/view

Эксперименты по радиационно-индуцированному нарушению нейрогенеза взрослых, характеризующегося гибелью радиочувствительных популяций клеток, рассматривают влияние эффектов радиации либо для популяций нервных стволовых клеток и амплифицирующих нейрональных предшественников, либо для нейробластов и незрелых нейронов. Данные типы клеток являются предшественниками астроцитов, олигодендроцитов и зрелых нейронов, однако влияние эффектов облучения на зрелые типы клеток после гибели клеток-предшественников рассмотрено не было. Чтобы смоделировать влияние рентгеновского излучения на продуцирование зрелых типов клеток, мы модифицировали разработанную нами математическую модель нейрогенеза взрослых с учетом радиационно-индуцированной гибели всех четырех радиочувствительных популяций клеток-предшественников. В результате впервые рассчитаны доли выживших астроцитов, олигодендроцитов и зрелых нейронов после облучения рентгеновскими лучами мышей возрастом 45 дней. Моделируемые дозы облучения составили 0, 1, 5 Гр. Рассчитанные кривые возрастной динамики популяции демонстрируют, что исходная численность всех трех популяций зрелых клеток не восстанавливается в течении всей жизни мыши.

Experiments on radiation-induced impairment of adult neurogenesis, characterized by the death of radiosensitive cell populations, consider the effect of radiation either on populations of neural stem cells and amplifying neuronal progenitor, or for neuroblasts and immature neurons. These cell types are the progenitors of astrocytes, oligodendrocytes, and mature neurons, but the effect of radiation on mature cell types after the death of progenitor cells has not been considered. To simulate the effect of X-ray radiation on the production of mature cell types, we modified the mathematical model of adult neurogenesis developed by us, taking into account the radiation-induced death of all four radiosensitive populations of progenitor cells. As a result, the survival rate of astrocytes, oligodendrocytes, and mature neurons after X-ray irradiation of mice aged 45 days was calculated for the first time. The simulated radiation doses were 0, 1, 5 Gy. The calculated age-related dynamics curves demonstrate that the initial number of all three populations of mature cells does not recover during the entire life of the mice.

 нейрогенез математическое моделирование радиационно-индуцированные нарушения лучевая терапия neurogenesis mathematical modeling radiation-induced effects radiation therapy

Smith M.A. et al. Principles and practice of pediatric oncology. Edited by: Pizzo PAPoplack GD, 2002. Smith M.A. et al. Principles and practice of pediatric oncology. Edited by: Pizzo PAPoplack GD, 2002. Mizumatsu S. et al. Extreme sensitivity of adult neurogenesis to low doses of X-irradiation. Cancer research, 2003, vol. 63, no. 14, pp. 4021-4027. Mizumatsu S. et al. Extreme sensitivity of adult neurogenesis to low doses of X-irradiation. Cancer research, 2003, vol. 63, no. 14, pp. 4021-4027. Mineyeva O.A. et al. Radiation induces distinct changes in defined subpopulations of neural stem and progenitor cells in the adult hippocampus. Frontiers in neuroscience, 2019, vol. 12, p. 1013. Mineyeva O.A. et al. Radiation induces distinct changes in defined subpopulations of neural stem and progenitor cells in the adult hippocampus. Frontiers in neuroscience, 2019, vol. 12, p. 1013. Глебов А.А., Колесникова Е.А., Бугай А.Н. Математическое моделирование нейрогенеза взрослых с учётом предшественников олигодендроцитов. Медицинская и радиационная биофизика: сборник трудов XXVIII Международной конференции «Математика. Компьютер. Образование», 2021, с. 126. @@Glebov A.A., Kolesnikova E.A., Bugay A.N. Mathematical modeling of adult neurogenesis taking into account the oligodendrocyte progenitor cells. Medicinskaya i radiacionnaya biofizika: sbornik trudov XXVIII Mezhdunarodnoj konferencii «Matematika. Komp'yuter. Obrazovanie», 2021, p. 126. (In Russ.) Glebov A.A., Kolesnikova E.A., Bugay A.N. Matematicheskoe modelirovanie neyrogeneza vzroslyh s uchetom predshestvennikov oligodendrocitov. Medicinskaya i radiacionnaya biofizika: sbornik trudov XXVIII Mezhdunarodnoy konferencii «Matematika. Komp'yuter. Obrazovanie», 2021, s. 126. @@Glebov A.A., Kolesnikova E.A., Bugay A.N. Mathematical modeling of adult neurogenesis taking into account the oligodendrocyte progenitor cells. Medicinskaya i radiacionnaya biofizika: sbornik trudov XXVIII Mezhdunarodnoj konferencii «Matematika. Komp'yuter. Obrazovanie», 2021, p. 126. (In Russ.) Глебов А.А., Колесникова Е.А., Бугай А.Н. Математическая модель нейрогенеза взрослых с учётом популяции зрелых нейронов. Математика и математическое моделирование: Сборник материалов XV Всероссийской молодёжной научно-инновационной школы (13-15 апреля 2021 г.), с. 123-124. @@Glebov A.A., Kolesnikova E.A., Bugay A.N. Mathematical model of adult neurogenesis taking into account the population of mature neurons. Matematika i matematicheskoe modelirovanie: Sbornik materialov XV Vserossijskoj molodyozhnoj nauchno-innovacionnoj shkoly (13-15 April 2021), p. 123-124. (In Russ.) Glebov A.A., Kolesnikova E.A., Bugay A.N. Matematicheskaya model' neyrogeneza vzroslyh s uchetom populyacii zrelyh neyronov. Matematika i matematicheskoe modelirovanie: Sbornik materialov XV Vserossiyskoy molodezhnoy nauchno-innovacionnoy shkoly (13-15 aprelya 2021 g.), s. 123-124. @@Glebov A.A., Kolesnikova E.A., Bugay A.N. Mathematical model of adult neurogenesis taking into account the population of mature neurons. Matematika i matematicheskoe modelirovanie: Sbornik materialov XV Vserossijskoj molodyozhnoj nauchno-innovacionnoj shkoly (13-15 April 2021), p. 123-124. (In Russ.) Encinas J.M. et al. Division-coupled astrocytic differentiation and age-related depletion of neural stem cells in the adult hippocampus. Cell stem cell, 2011, vol. 8, no. 5, pp. 566-579. Encinas J.M. et al. Division-coupled astrocytic differentiation and age-related depletion of neural stem cells in the adult hippocampus. Cell stem cell, 2011, vol. 8, no. 5, pp. 566-579. Andres-Mach M., Rola R., Fike J. R. Radiation effects on neural precursor cells in the dentate gyrus. Cell and tissue research, 2008, vol. 331, no. 1, pp. 251-262. Andres-Mach M., Rola R., Fike J. R. Radiation effects on neural precursor cells in the dentate gyrus. Cell and tissue research, 2008, vol. 331, no. 1, pp. 251-262. Cacao E., Cucinotta F.A. Modeling impaired hippocampal neurogenesis after radiation exposure. Radiation research, 2016, vol. 185, no. 3, pp. 319-331. Cacao E., Cucinotta F.A. Modeling impaired hippocampal neurogenesis after radiation exposure. Radiation research, 2016, vol. 185, no. 3, pp. 319-331.