ИСТИНА

Изучение молекулярных и клеточных механизмов действия радиации на ткани головного мозга при действии ускоренных заряженных частиц чрезвычайно важно для медицины и космической радиобиологии. В ходе решения рассматриваемых проблем требуется провести вычислительные эксперименты по расчету энерговыделения в треках заряженных частиц, попадающих в популяции клеток, а также проанализировать формирование кластерных повреждений ДНК. Целью данного исследования является разработка вычислительных методов, позволяющих смоделировать радиационно-индуцированную гибель клеток центральной нервной системы (ЦНС) в результате накопления трудно-репарируемых повреждений ДНК. Материалы и методы. Теоретические исследования выполнены с помощью моделирования методом Монте-Карло в пакете GEANT4 для получения распределения событий энерговыделения, поглощённой дозы и продуктов радиолиза воды в чувствительных структурах нервных клетках при действии заряженными частицами с различными физическими характеристиками. Также с использованием различных моделей клеток разработана полная модель гиппокампа крыс (нейрональные стволовые клетки и глиальные клетки, клетки-предшественники, незрелые и зрелые гранулярные клетки, пирамидальные нейроны) при облучении. Результаты. Рассмотрено действие спектра космических частиц (от протонов до ионов железа) с различными энергиями (от 10 до 1000 МэВ/нуклон) и флюенсами (от 0.01 до 200 частиц/см2·день·МэВ/нуклон) на выход повреждений ДНК различной природы в клетках гиппокампа. Также проведена более детальная оценка выхода двунитевых разрывов ДНК в клетках после прохождения 170 МэВ протонов при проведении лучевой терапии и радиобиологических экспериментов. На основе полученных данных о повреждениях сформулированы модели радиационно- индуцированной гибели клеток ЦНС и проведена их валидация на основе известных экспериментальных данных. Выводы. В результате выявлены закономерности индукции ключевых типов радиационных повреждений в молекулярных структурах ДНК при значениях ЛПЭ в пределах 0.2 – 4000 кэВ/мкм и гибели радиочувствительных клеток гиппокампа в области доз 0.1 –