CC BY
13
DOI: 10.21870/0131 -3878-2022-31 -1 -40-48 УДК 615.149.19:614.876]:015.2-092.9
Комбинированное действие хронического ионизирующего излучения и многократного лазерного воздействия на когнитивные функции крыс
Колганова О.И., Изместьева О.С., Панфилова В.В., Жаворонков Л.П.
МРНЦ им. А.Ф. Цыба - филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск
Низкоинтенсивную лазерную терапию (НИЛТ) в настоящее время применяют для нивелирования побочных эффектов ионизирующего излучения, используемого при лечении пациентов с раком головы и шеи. Хотя большинство фактов свидетельствует о безопасности НИЛТ для таких пациентов, однако требуются дальнейшие исследования, чтобы твёрдо исключить возможные негативные эффекты НИЛТ на здоровье, качество лечения и выживаемость таких пациентов. Целью настоящей работы явилось выявление возможных эффектов комбинированного воздействия ионизирующей радиации (ИР) и низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) на выработку и воспроизведение условного рефлекса активного избегания (УРАИ). Семьдесят клинически здоровых самок крыс Вистар были поделены на четыре группы. Группа
1 - контроль (животных подвергали тем же манипуляциям, что и подопытные группы, но без облучения НИЛИ и ИР), группа 2 - транскраниальное облучение НИЛИ, группа 3 - дистанционное облучение всего тела ИР, группа 4 - облучение ИР + облучение нИЛи. В группах 3 и 4 животных облучали ИР в течение 30 дней (5,3+0,5 мГр/ч, 3,7 Гр). После окончания ИР группы
2 и 4 получили по пять сеансов воздействия НИЛИ один раз в день в течение 15 мин (длина волны - 890 нм, длительность импульса - 100 нс, частота посылок импульсов - 10000 Гц, выходная мощность - 1,7 мВт). Когнитивные функции у крыс оценивали, используя методику УРАИ в челночной камере Шаттл-бокс. Крыс тестировали через 30 мин, через 24 ч и через 14 суток после последнего сеанса НИЛИ. НИЛИ и ИР при их использовании в моноварианте (группы 2 и 3) не оказали существенного влияния на условно-рефлекторную деятельность крыс. Выявлен негативный эффект длительного комбинированного применения этих физических воздействий на выработку и воспроизведение УРАИ, который наблюдали в течение 24 ч после комбинированного облучения крыс ИР и НИЛИ (группа 4). Постепенно этот негативный эффект ослабевал и в течение двух недель нивелировался. Таким образом, комбинированное действие ИР и НИЛИ может представлять потенциальную опасность для когнитивных функций мозга.
Ключевые слова: крысы Вистар, хроническое гамма-облучение, пятикратное лазерное облучение, низкая интенсивность, комбинированное воздействие, когнитивные функции мозга, условный рефлекс избегания, Шаттл-бокс.
В медицине в терапевтических целях широко применяют низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ), однако возможные эффекты сочетанного действия лазера и других факторов изучены недостаточно. Большой научный и практический интерес представляет изучение возможных эффектов лазерного воздействия на центральную нервную систему людей, получивших в результате радиационных аварий или медицинских процедур разные дозы хронического ионизирующего облучения.
В научной литературе в основном говорится о положительном влиянии НИЛИ на различные функции организма, нарушенные под воздействием ионизирующей радиации [1-9]: усиление регенеративных возможностей организма, снижение уровня цитогенетических повреждений тканей, восстановление иммунной системы, улучшение метаболизма. Однако появились отдельные работы, указывающие на возможное негативное действие НИЛИ посредством вызова мутаций или эпигенетических нарушений [10-12], путём разнонаправленного действия на разные линии клеток в пределах одного организма [13], двухфазного ответа организма на НИЛИ [14].
Колганова О.И.* - ст. науч. сотр., к.б.н.; Изместьева О.С. - вед. науч. сотр., к.б.н.; Панфилова В.В. - науч. сотр., к.б.н.; Жаворонков Л.П. - проф. НОО, д.м.н. МРНЦ им. А.Ф. Цыба - филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России. •Контакты: 249035, Калужская обл., Обнинск, ул. Королёва, 4. Тел.: (484) 399-71-38; e-mail: o.kolgan.obn@mail.ru.
Будаговский А.В. [10] указывал в своей дискуссионной статье: «С каждым годом среда обитания человека становится всё более агрессивной. ...Поэтому любые новые разработки должны подвергаться тщательному анализу для выявления возможного риска их внедрения. В полной мере это относится и к лазерным технологиям». В большом обзоре ряда авторов [15] также сделано заключение, что необходимы дальнейшие исследования для выявления возможного негативного влияния НИЛИ в сочетании с другими воздействующими факторами. Нами сделана попытка в модельных опытах на животных оценить последствия транскраниального облучения лазером животных, ранее подвергнутых хроническому ионизирующему воздействию.
Материалы и методы
Работа выполнена на половозрелых крысах-самках Вистар, массой 190-220 г, полученных из питомника «Столбовая» РАН. Животных содержали в условиях вивария при естественном освещении и максимальной стандартизации температурного и пищевого режимов со свободным доступом к пище и воде.
В данном опыте было 4 экспериментальные группы животных, сформированные с учётом итогов предварительных испытаний: 1 - контрольная группа; 2 - НИЛИ, локальное облучение мозга в течение 5 дней по 15 мин в день (длина волны - 890 нм, длительность импульса -100 нс, частота посылок импульсов - 10000 Гц, выходная мощность - 1,7 мВт); 3 - ионизирующая радиация (ИР), дистанционное облучение всего тела в течение 30 дней (5,3 +0,5 мГр/ч, суммарная доза 3,7 Гр); 4 - ИР + НИЛИ.
Одновременно в эксперименте находились по 8-9 животных в группе. Опыт повторяли с недельным интервалом, результаты объединяли и обрабатывали статистически.
Животных групп 3 и 4 сначала в течение месяца подвергали хроническому внешнему гамма-облучению на установке «Эксперимент» (Россия) с изотопом 137Cs. Дозиметрические исследования проводили дозиметром типа 27012 (Veb RFT Messellektronik "Otto Schon", Германия). Доверительную границу погрешности величины дозы определяли непосредственно в каждой клетке, куда на время облучения помещали животных. В эксперименте использовали уровень мощности поглощённой дозы в прямом пучке 5,3+0,5 мГр/ч. При этом животные содержались в клетках по 5 особей, облучали их круглосуточно, за исключением получасового перерыва для уборки и кормления. Суммарная поглощённая доза за 30 суток составляла около 3,7 Гр. Остальные крысы (группы 1 и 2) содержались в том же помещении за экраном.
После окончания гамма-облучения облучённых и необлучённых крыс переносили в другое помещение. У группы 2 и половины гамма-облучённых крыс в течение 5 дней по 15 мин в день в индивидуальных контейнерах облучали область мозга лазером (частота посылок импульсов -10000 Гц, выходная мощность - 1,7 мВт). Остальных крыс (группы 1 и 3) в это же время подвергали таким же манипуляциям, как и группы 2 и 4, но при выключенном НИЛИ. В качестве источника излучения использовали терапевтическое лазерное устройство «МИЛА» (Малоярославец-кий приборный завод, Россия) на основе малогабаритного полупроводникового лазера ЛПИ-105 (НПО «Рефлектор», Саратов) с длиной волны 890 нм и длиной импульса около 100 нс. Измерение средней выходной мощности излучения проводили при помощи дозиметра ИКТ-1Н (Россия). Подробно методика облучения лазером описана в статье [16].
Оценку эффектов воздействующих факторов производили с использованием метода выработки и воспроизведения условного рефлекса активного избегания (УРАИ) в челночной камере
Шаттл-бокс [17]. Использовали сеанс обучения из 50 циклов сочетаний условного и безусловного раздражителей при следующей последовательности сигналов: свет+звук - 4 с; болевое электрическое раздражение - с 4 по 12 с; пауза между циклами - 20 с.
При анализе выработки и воспроизведения УРАИ использовали ряд показателей, отражающих конечную результативность обучения (интегративные критерии), либо характеризующих скорость обучения (динамические критерии).
К интегративным критериям относили: 1) число нанесённых током ударов до регистрации первой реакции избегания (РИ) - лаг-фаза обучения; 2) общее число РИ за сессию; 3) количество перебежек в другой отсек после удара током; 4) число отказов (отсутствие перебежек даже на электрокожное подкрепление); 5) наличие крыс, имеющих серии из пяти и более РИ подряд (критерий оценки состояния консолидации памятного следа); 6) среднее по группе значение латентного периода реакции избегания либо перебежки.
Показатели скорости обучения основаны на оценке параметров кривых линейной регрессии, отражающих нарастание частоты РИ в процессе обучения. По коэффициентам уравнений линейной регрессии можно количественно определить различия в исходном уровне обученности и скорости обучения. К динамическим критериям также относили: 1) динамику количества РИ в процентах к максимально возможному за интервал в десять попыток с шагом в две попытки индивидуально у каждой крысы и в целом по группе; 2) критерий 50% обученности (ОБ-50) с доверительным интервалом (число попыток до появления 50% РИ в среднем у каждой крысы в группе).
Приведённый выше анализ позволяет оценить влияние воздействующих факторов на выработку УРАИ сразу после облучения (через 30 мин после окончания пятого сеанса воздействия лазером), а также на степень консолидации навыка (через 1 сутки) и сохранения навыка в долговременной памяти (через 2 недели).
Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием ряда методов параметрической (критерий 1-Стьюдента) и непараметрической статистики (медианный критерий, критерий и-Манна-Уитни). Значимость различий считалась достаточной при р<0,05.
Поскольку исходная способность к обучению у различных крыс в популяции существенно отличается, за 10-12 суток до начала гамма-облучения всех крыс тестировали на способность к выработке УРАИ по 30 попыткам, затем формировали экспериментальные группы животных по правилам рандомизации для создания в группах равных стартовых возможностей [16].
Результаты и обсуждение
При первом тестировании (табл. 1, рис. 1) у крыс из группы 2 воздействие лазером не привело к существенному ухудшению обучаемости животных. Можно отметить только статистически значимое увеличение числа отказов. Животные группы 3 (гамма-облучение) ни по каким показателям не отличались от контроля. Иная картина вырисовывается при анализе результатов группы 4. У крыс, подвергнутых комбинированному воздействию, отмечается статистически значимое увеличение количества отказов, обучение они начинают с более низких стартовых позиций (коэффициент А у контрольной группы - 15,4+3,5, у группы 4 - 2,8+2,5*), снижена скорость обучения (коэффициент В у контрольной группы - 2,6+0,3, у группы 4 - 1,7+0,2*), и, как итог, значительно меньше общее число УРАИ за сессию и больше показатель ОБ-50. Кроме того, у крыс группы 4 нарушена кратковременная память - меньше крыс с сериями РИ.
Таблица 1
Интегральные и динамические показатели обучаемости крыс в челночной камере
№ теста Групп ы Лаг-фаза Число УРАИ Число отказов Регрессия нарастания, % УРАИ 0Б-50 Число крыс с сериями УРАИ >5
коэф. А коэф. В
1 1 2 3 4 6,4±2,8 6,4±1,9 4,8±1,9 7,4±2,4 22,4±3,3 16,1±3,1 20,7±2,6 11,4±2,0* 1,2±0,4 6,6±2,3* 2,9±1,3 5,9±1,8* 15,4±3,5 5,4±3,4* 11,9±2,9 2,8±2,5* 2,6±0,3 2,4±0,3 2,7±0,2 1,7±0,2* 57,7±10,7 85,4±8,8 62,6±4,4 168,0±23,7* 12/18 8/17 9/18 5/17*
2 1 2 3 4 4,6±1,6 8,7±2,5 3,5±1,1 8,3±2,2 28,9±3,2 27,6±3,6 30,6±3,1 20,8±3,2* 2,2±0,6 2,9±1,2 2,1±0,8 4,9±1,9 30,0±3,4 32,1 ±3,7 38,6±3,3 10,9±3,4* 2,8±0,3 2,3±0,3 2,2±0,3 2,8±0,3 34,4±5,8 38,7±3,7 30,4±2,7 61,4±5,2* 15/18 12/17 13/18 11/17
3 1 2 3 4 4,6±2,7 4,0±1,5 5,4±2,9 3,5±1,1 37,3±3,0 37,5±2,7 34,4±3,5 32,1 ±3,4 0,8±0,5 2,1 ±1,2 3,1±2,1* 3,3±1,6* 67,6±3,1 54,5±2,9 61,0±3,6 43,8±3,7 0,8±0,2 2,0±0,2* 0,9±0,3 2,0±0,3* -20,4±4,4 10,6±1,0* 2,7±0,5 24,6±2,9* 16/18 16/17 15/18 14/17
Примечание: * - значимые различия с контролем при Р<0,05.
7060 50
К 40 -
Р-н
^ 30 20 10-
1 тест
у?
У-
А*" /
у*
0 5 10 15 20
Порядковый номер шага
3 2
4
25
1
• *
*
Рис. 1. Динамика нарастания количества РИ (% к максимально возможному РИ за 10 попыток с шагом в 2 попытки) в процессе обучения крыс сразу после окончания воздействия. 1 - контрольная группа; 2 - группа «НИЛИ»; 3 - группа «ИР»; 4 - группа «ИР + НИЛИ»;
* - значимое различие с контролем.
При повторном тестировании через сутки никаких различий между контрольными и подопытными животными группы 2 (НИЛИ) и группы 3 (гамма-облучение) выявлено не было (табл. 1). Однако различия между группами 1 и 4 остаются статистически значимыми и по интегральным, и по динамическим критериям (табл. 1, рис. 2), хотя и менее выраженными, чем при первом тестировании. Группа 4 начинает обучение с более низких стартовых позиций, чем контрольная группа за счёт значительного отставания при первом тестировании, у животных этой группы позднее, чем у контроля, появляются реакции избегания (статистически значимо выше показатель ОБ-50) и, соответственно, общее число УРАИ за сессию достоверно ниже, чем у контроля. Тем не менее, при повторном тестировании скорость обучения у группы 4 не отличается от скорости обучения у контрольной группы (коэффициент В в уравнении регрессии).
Для гигиенического нормирования наиболее важны отдалённые результаты воздействия. В табл. 1 и на рис. 3 приведены результаты третьего тестирования. Животные группы 2 через
две недели после облучения имеют худшую сохранность выработанного навыка (коэффициент А в уравнении регрессии), однако за счёт значительно более высокой скорости обучения к 20-й попытке догоняют контрольную группу по числу РИ за 10 попыток, а с 30-й достоверно опережают контрольную группу. Так, в период с 31-й по 40-ю попытку среднее число РИ в группе 1 составляет 7,6+0,6, в группе 2 - 9,1+0,4* РИ; в итоге, по общему числу УРАИ за сессию группы 1 и 2 не отличаются друг от друга. Группа 3 не отличается статистически значимо от контроля по способности к выработке УРАИ. Крысы группы 4 начинают обучение с более низких стартовых позиций, чем контрольная группа, однако за счёт более высокой скорости обучения к концу сеанса по интегральным показателям статистически не отличаются от контрольных животных (рис. 3).
К
Р-н
807060 504030 2010
2 тест
м
//
// / Ф /
0 5 10 15 20
Порядковый номер шага
1
3 2
4
25
Рис. 2. Динамика нарастания количества РИ (% к максимально возможному РИ за 10 попыток с шагом в 2 попытки) в процессе обучения крыс через сутки после окончания воздействия. 1 - контрольная группа; 2 - группа «НИЛИ»; 3 - группа «ИР»; 4 - группа «ИР + НИЛИ»;
* - значимое различие с контролем.
Р-н
100-| 90807060504030-
3 тест
*
г—уК
У// з/.У
2 1
4
/
0 5 10 15 20
Порядковый номер шага
25
Рис. 3. Динамика нарастания количества РИ (% к максимально возможному РИ за 10 попыток с шагом в 2 попытки) в процессе обучения крыс через сутки после окончания воздействия. 1 - контрольная группа; 2 - группа «НИЛИ»; 3 - группа «ИР»; 4 - группа «ИР + НИЛИ»;
* - значимое различие с контролем.
Таким образом, наиболее выражен негативный эффект комбинированного воздействия гамма-излучения и НИЛИ в ближайший период после окончания воздействия (1 и 2 тестирование). Постепенно этот эффект ослабевает и в течение двух недель нивелируется. Выявленное замедление обучаемости в первые сроки после сочетанного воздействия факторов, по-видимому, имеет транзиторный характер, поскольку через две недели интегральные, а также динамические показатели обучения у всех групп крыс достаточно близки.
Ранее нами были проведены исследования комбинации гамма-излучения и последующего транскраниального НИЛИ на самцах крыс Вистар при таких же параметрах воздействующих факторов [18]. Были получены аналогичные результаты: изолированное воздействие факторов не приводило к ухудшению обучаемости животных, тогда как при сочетанном действии факторов подопытная группа значимо отличалась от контрольной в худшую сторону. Единственное отличие от самок - у самцов негативный эффект был наиболее выражен при втором тестировании через сутки после воздействия.
Вероятно, при изолированном воздействии факторов образуются субповреждения, которые не выявляются нашей методикой, а при комбинированном действии эти субповреждения суммируются, вызывая нарушения условно-рефлекторной деятельности.
Обобщая результаты экспериментов, в которых в качестве воздействующего фактора использовали раздельное либо комбинированное применение пятикратного НИЛИ с длиной волны 890 нм и хроническое ионизирующее излучение в суммарной дозе 3,7 Гр, можно заключить, что:
1) гамма-облучение с низкой мощностью дозы существенно не модифицировало условно-рефлекторную деятельность взрослых крыс;
2) транскраниальное воздействие лазером в данном режиме также не влияло значительно на выработку УРАИ у крыс;
3) сочетанное действие этих факторов приводило к транзиторному негативному эффекту на выработку и воспроизведение УРАИ и, соответственно, может нести в себе потенциальную опасность для когнитивных функций мозга.
Но, вполне вероятно, при локальном воздействии на зону опухоли при сочетанном действии гамма- и лазерного излучения взаимное усиление их эффектов может быть полезно при лечении онкологических больных, позволяя снизить нагрузку на организм ионизирующего излучения при сохранении терапевтического эффекта. Но подобное предположение требует дальнейших исследований.
Литература
1. Зубкова С.М., Булякова Н.В., Михайлик Л.В., Варакина Н.И., Азарова В.С. Гистогенетические, метаболические и иммунологические аспекты действия инфракрасного лазерного излучения на травмированную облученную и необлученную скелетную мышцу крыс //Радиационная биология. Радиоэкология. 2002. Т. 42, № 3. С. 315-321.
2. Кветной И.М., Бандурко Л.Н., Южаков В.В., Каплан М.А. Патоморфологические аспекты изучения эффективности низкоинтенсивного лазерного излучения для профилактики последствий лучевых повреждений //Физическая медицина. 1994. Т. 4, № 1-2. С. 35-36.
3. Монич В.А., Баврина А.П., Малиновская С.Л., Яковлева Е.И., Бугрова М.А. Влияние низкоинтенсивного света на функциональную активность и ультраструктуру миокарда, модифицированного ионизирующим излучением (экспериментальное исследование) //Лазерная медицина. 2017. Т. 21, № 1. С. 29-33.
4. Овсянников В.А., Жаринов Г.М., Гостева С.Н., Заикин Г.М., Бушманов А.Ю., Надежина Н.Н. Лечение лучевых поражений кожи и внутренних тканей с помощью методов лазерной терапии //Альманах клинической медицины. 2008. Т. 17, № 2. С. 224-225.
5. Maman Fracher Abramoff M., Pereira M.D., de Seixas Alves M.T., Seqreto R.A., Guilherme A., Ferreira L.M. Low-level laser therapy on bone repair of rat tibiae exposed to ionizing radiation //Photomed. Laser Surg. 2014. V. 32, N 11. P. 618-626.
6. Efremova Y., Sinkorova Z., Navratil L. Protectiv effect of 940 nm laser on gamma-irradiated mice //Photomed. Laser Surg. 2015. V. 33, N 2. P. 82-91.
7. Palma L.F., Gonnelli F.F.S., Marcucci M., Dias R.S., Giordani A.J., Seqreto R.A., Seqreto H.R. Impact of low-level laser therapy on hyposalivation, salivary pH, and quality of life in head and neck cancer patients post-radiotherapy //Lasers Med. Sci. 2017. V. 32, N 4. P. 827-832.
8. Oton-Leite A.F., Correa de Castro A.C., Morais M.O., Pinezi J.C., Leles C.R., Mendosa E.F. Effect of intraoral low-level laser therapy on quality of life of patients with head and neck cancer undergoing radiotherapy //Head Neck. 2012. V. 34, N 3. P. 398-404.
9. Oton-Leite A.F., Elias L.S., Morais M.O., Pinezi J.C., Leles C.R., Silva M.A., Mendosa E.F. Effect of low-level laser therapy in the reduction of oral complications in patients with head and neck cancer su bmitted to radiotherapy //Spec. Care Dentist. 2013. V. 33, N 6. P. 294-300.
10. Будаговский А. Обладает ли низкоинтенсивное лазерное излучение мутагенным действием? //Фотоника. 2013. Т. 38, № 2. С. 114-127.
11. Булякова Н.В., Азарова В.С. Цитогенетические нарушения в клетках костного мозга как возможный побочный эффект лазеротерапии (экспериментальное исследование) //Радиационная биология.
12. Радиоэкология. 2018. Т. 58, № 1. С. 45-52.
13. Rodrigues N.C., Brunelli R., Selistre-de-Aranjo H.S., Renno A.C.M. Low-level laser therapy (LLLT) (660 nm) alters gene expression during muscle healing in rats //J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 2013. V. 120. P. 29-35.
14. Ramos Silva C., Cabral F.V., de Camargo C.F., Nunes S.C., Mateus Yoshimura T., de LimaLuna A.C., Maria D.A., Ribeiro M.S. Exploring the effects of low-level laser therapy on fibroblast and tumor cells following gamma radiation exposure //J. Biophotonics. 2016. V. 9, N 11-12. P. 1157-1166.
15. Huang Y.Y., Chen A.C., Carroll J.D., Hamblin M.R. Biphasic dose response in low level light therapy //Dose Response. 2009. V. 7, N 4. P. 358-383.
16. Chung H., Dai T., Sharma S.K., Huang Y.Y., Carroll J.D., Hamblin M.R. The nuts and bolts of low-level laser (light) therapy //Ann. Biomed. Eng. 2012. V. 40, N 2. P. 516-533.
17. Жаворонков Л.П., Колганова О.И., Изместьева О.С., Павлова Л.Н., Глушакова В.С., Панфёрова Т.А. Влияние транскраниального лазерного воздействия на условно-рефлекторную деятельность крыс //Радиация и риск. 2019. Т. 28, № 2. С. 134-144.
18. Навакатикян М.А. Методика изучения оборонительных условных рефлексов активного избегания //Журнал высшей нервной деятельности. 1992. Т. 42, № 4. С. 812-818.
19. Колганова О.И., Жаворонков Л.П., Глушакова В.С. Сочетанное действие хронического ионизирующего излучения и пятикратного лазерного воздействия на когнитивные функции крыс //Радиация и организм: материалы научно-практической конференции, 28 ноября 2018 г. Обнинск: МРНЦ им. А.Ф. Цыба - филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, 2018. С. 64-66.
Combined effects of chronic ionizing radiation and repeated laser exposure
on cognitive functions of rats
Kolganova O.I., Izmestyeva O.S., Panfilova V.V., Zhavoronkov L.P.
A. Tsyb MRRC, Obninsk
Low-level laser therapy (LLLT) may have utility in the management of side effects of radiation therapy in head and neck cancer (HNC) patients. Although evidence suggests that LLLT is safe treatment for HNC patients, more research is imperative and vigilance remains warranted to detect any potential adverse effects of LLLT on treatment outcomes and survival of HNC patients. The purpose of this study was to evaluate the effect of transcranial low-level laser irradiation (LLLI) in combined with whole-body ionizing radiation (IR) on conditioned-reflex activity of rats. Seventy healthy Wistar female rats were distributed into the following groups: Group 1, sham control; Group 2, LLLI; Group 3, IR; Group 4, IR and LLLI. Group 3 and Group 4 chronically exposed to IR (30 days; 5,3+0,5 mGy/h; 3,7 Gy). Group 2 and Group 4 received five applications of LLLI, once a day for 15 min (wavelength 890 nm, the pulse duration was 100 ns, impulse frequency 10000 Hz, output power - 1,7 mW). Cognitive functions of the rats were tested using shuttle-box avoidance method. The rats were tested 30 minutes later, 24 hours later, and 14 days after the end of LLLI. LLLI and IR in isolated action (groups 2 and 3) did not significantly affect the conditioned reflex activity of rats. The negative effect of combined exposure to these factors (group 4) on the development and reproduction of an active avoidance reflex within 24 hours after exposure was revealed. Gradually this negative effect weakened and within two weeks was leveled. Thus, the combined action of IR and LLLI may pose a potential danger to the cognitive function of the brain.
Key words: Wistar rats, chronic gamma exposure, fivefold laser exposure, low-level intensity, combined action, brain cognitive function, avoidance conditioned reflex, Shuttle-box.
References
1. Zubkova S.M., Bulyakova N.V., Mikhailik L.V., Varakina N.I., Azarova V.S. Histogenetic, metabolic and immunological aspects of infrared laser effect on injured rat skeletal muscles locally exposed to X-rays or unexposed ones. Radiatsionnaya biologiya. Radioehkologiya - Radiation Biology. Radioecology, 2002, vol. 42, no. 3, pp. 315-321. (In Russian).
2. Kvetnoy I.M., Bandurko L.N., Yuzhakov V.V., Kaplan M.A. Pathomorphological aspects of studying the effectiveness of low-intensity laser radiation for the prevention of the consequences of radiation damage. Fizicheskaya meditsina - Physical Medicine, 1994, vol. 4, no. 1-2, pp. 35-36. (In Russian).
3. Monich V.A., Bavrina A.P., Malinovskaya S.L., Yakovleva E.I., Bugrova M.A. Effects of low-level light at the functional activity and myocardium ultrastructure modified with ionizing radiation (an experimental study). Lazernaya meditsina - Laser Medicine, 2017, vol. 21, no. 1, pp. 29-33. (In Russian).
Kolganova O.I.* - Senior Researcher, C. Sc., Biol.; Izmestyeva O.S. - Leading Researcher, C. Sc., Biol.; Panfilova V.V. - Researcher, C. Sc., Biol.; Zhavoronkov L.P. - Prof., MD. A. Tsyb MRRC.
•Contacts: 4 Korolyov str., Obninsk, Kaluga region, Russia, 249035. Tel.: (484) 399-71-38; e-mail: o.kolgan.obn@mail.ru.
4. Ovsyannikov V., Zharinov G., Gosteva S., Zaikin G., Bushmanov A., Nadyozhdina N. The treatment of radiation injures of skin and underskin tissues by means of laser therapy methods. Al'manakh klinicheskoj meditsiny - Almanac of Clinical Medicine, 2008, vol. 17, no. 2, pp. 224-225. (In Russian).
5. Maman Fracher Abramoff M., Pereira M.D., de Seixas Alves M.T., Seqreto R.A., Guilherme A., Ferreira L.M. Low-level laser therapy on bone repair of rat tibiae exposed to ionizing radiation. Photomed. Laser Surg., 2014, vol. 32, no. 11, pp. 618-626.
6. Efremova Y., Sinkorova Z., Navratil L. Protective effect of 940 nm laser on gamma-irradiated mice. Photomed. Laser Surg., 2015, vol. 33, no. 2, pp. 82-91.
7. Palma L.F., Gonnelli F.F.S., Marcucci M., Dias R.S., Giordani A.J., Seqreto R.A., Seqreto H.R. Impact of low-level laser therapy on hyposalivation, salivary pH, and quality of life in head and neck cancer patients post-radiotherapy. Lasers Med. Sci., 2017, vol. 32, no. 4, pp. 827-832.
8. Oton-Leite A.F., Correa de Castro A.C., Morais M.O., Pinezi J.C., Leles C.R., Mendosa E.F. Effect of intraoral low-level laser therapy on quality of life of patients with head and neck cancer undergoing radiotherapy. Head Neck, 2012, vol. 34, no. 3, pp. 398-404.
9. Oton-Leite A.F., Elias L.S., Morais M.O., Pinezi J.C., Leles C.R., Silva M.A., Mendosa E.F. Effect of low-level laser therapy in the reduction of oral complications in patients with head and neck cancer submitted to radiotherapy. Spec. Care Dentist., 2013, vol. 33, no. 6, pp. 294-300.
10. Budagovsky A.V. Does the low-intensity laser radiation have mutagenic effect? Fotonika - Photonics, 2013, vol. 38, no. 2, pp. 114-127. (In Russian).
11. Bulyakova N.V., Azarova V.S. Cytogenic disturbances in the cells of the bone marrow as a possible side effect of laser therapy (experimental study). Radiatsionnaya biologiya. Radioehkologiya - Radiation Biology. Radioecology, 2018, vol. 58, no. 1, pp. 45-52. (In Russian).
12. Rodrigues N.C., Brunelli R., Selistre-de-Aranjo H.S., Renno A.C.M. Low-level laser therapy (LLLT) (660 nm) alters gene expression during muscle healing in rats. J. Photochem. Photobiol. B: Biol., 2013, vol. 120, pp. 29-35.
13. Ramos Silva C., Cabral F.V., de Camargo C.F., Nunes S.C., Mateus Yoshimura T., de LimaLuna A.C., Maria D.A., Ribeiro M.S. Exploring the effects of low-level laser therapy on fibroblast and tumor cells following gamma radiation exposure. J. Biophotonics, 2016, vol. 9, no. 11-12, pp. 1157-1166.
14. Huang Y.Y., Chen A.C., Carroll J.D., Hamblin M.R. Biphasic dose response in low level light therapy. Dose Response, 2009, vol. 7, no. 4, pp. 358-383.
15. Chung H., Dai T., Sharma S.K., Huang Y.Y., Carroll J.D., Hamblin M.R. The nuts and bolts of low-level laser (light) therapy. Ann. Biomed. Eng., 2012, vol. 40, no. 2, pp. 516-533.
16. Zhavoronkov L.P., Kolganova O.I., Izmestyeva O.S., Pavlova L.N., Glushakova V.S., Panferova T.A. Effect of transcranial laser exposure on the conditioned-reflex activity of rats. Radiatsiya i risk - Radiation and Risk, 2019, vol. 28, no. 2, pp. 134-144. (In Russian).
17. Navakatikyan M.A. A method for studying the defensive conditioned reflexes of active avoidance. Zhurnal vysshey nervnoy deyatel'nosti - Journal of Higher Nervous Activity, 1992, vol. 42, no. 4, pp. 812-818. (In Russian).
18. Kolganova O.I., Zhavoronkov L.P., Glushakova V.S. Combined effects of chronic ionizing radiation and five-fold laser exposure on the cognitive functions of rats. Radiatsiya i organism: Materialy nauchno-prak-ticheskoj konferentsii - Radiation and organism: Materials of the scientific and practical conference, November 28, 2018. Obninsk: A. Tsyb MRRC, 2018, pp. 64-66. (In Russian).
