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神経細胞はグリア細胞や血管内皮細胞よりも放射線抵抗性が高いことが知られている。しかし、治療のための中枢神経系（CNS）への急性・慢性照射は、記憶障害や言語障害を引き起こす副作用を引き起こす。精神疾患における認知機能障害の根底にあるシナプス変化は、解明されつつある。放射線による認知機能の変化もシナプス機能障害を反映している可能性がある。我々は、既に知られているX線照射による神経細胞の形態変化と比較して、効果的な放射線治療として知られている炭素線照射による神経細胞の形態変化について解析した。初代培養神経細胞を用いて、0.5Gyまたは1Gy単回照射した。ニューロンを固定し、ニューロンマーカー(MAP2/DAPI)とDNA損傷マーカー(gH2AX/53BP1)を免疫染色した。また、細胞溶解液を採取し、シナプスタンパク質の発現量を調べた。その結果、0.5Gyまたは1Gyの炭素線照射後の神経細胞数は、コントロールと比較して、未成熟神経細胞では12時間からDIV21まで有意に減少したが、成熟神経細胞では減少しなかった。一方、神経突起の長さに対する炭素線の影響は見られなかった。これらの結果から、炭素線は細胞死を誘導するが、細胞の発達には影響を与えないことが示唆された。さらに、照射後の神経細胞のDNA損傷を調べた。未熟な神経細胞に照射した場合、5分後、30分後、1時間後、6時間後、12時間後にDNA損傷が起こることがわかった。驚くべきことに、シナプシン、ドレブリン、PSD-95を含むシナプスタンパク質の発現レベルも、照射後30分/1時間で急速に低下した。これらの結果は、炭素線が未熟な神経細胞に影響を与え、DNA損傷、細胞死、シナプス蛋白質の発現レベルの低下を引き起こすことを示唆している。従って、炭素線による未成熟ニューロンの喪失は、DNA損傷を通じて海馬の機能障害を引き起こす可能性があると示唆された。
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