Problems of VirologyProblems of VirologyВопросы вирусологии0507-40882411-2097Central Research Institute for Epidemiology53410.36233/0507-4088-62REVIEWSОБЗОРЫProspects for using low-dose radiation in the complex therapy for COVID-19Перспективы применения малых доз радиации в комплексной терапии COVID-19https://orcid.org/0000-0002-5870-5594SaleevaD. V.СалееваД. В.
Russian Federation

Daria V. Saleeva, Junior Researcher of the Laboratory of Molecular Biology and Genetics of Radiation Effects.

123098, Moscow, Russia

Салеева Дарья Владиславовна, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной биологии и генетики радиационных эффектов.

123098, Москва, Россия

dasha_saleeva@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9871-0902ZasukhinaG. D.ЗасухинаГ. Д.
Russian Federation

123098, Moscow, Russia

119991, Moscow, Russia

123098, Москва, Россия

117971, Москва, Россия

FSBI «State Research Center – Burnasyan Federal Medical Biophysical Center» of Federal Medical Biological Agency of RussiaФГБУ «Государственный научный центр Российской Федерации – Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна» Федерального медико-биологического агентства РоссииFSBIS Vavilov Institute of General Genetics of Russian Academy of SciencesФГБУН Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской Академии наук180920216642522581709202117092021Copyright ©; 2021, Saleeva D.V., Zasukhina G.D.Copyright ©; 2021, Салеева Д.В., Засухина Г.Д.2021Saleeva D.V., Zasukhina G.D.Салеева Д.В., Засухина Г.Д.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://virusjour.crie.ru/jour/article/view/534

This review presents the literature data of new approaches for the treatment of COVID-19 with low doses of radiation (LDR). In addition, data on the use of LDR for the treatment of various disorders, in particular pneumonia, a number of inflammatory processes of various etiology, as well as Alzheimer’s disease are discussed. The mechanisms of LDR action are briefly described, associated with the activation of the immune system and antiinflammatory response due to the effect on the processes of oxidative stress, which is reflected in an increase in the activity of cytokines (interleukin- (IL-) 6), changes in the expression of a number of genes (such as P53 and NF-κB (p65)) and long non-coding RNAs (ncRNAs) (the authors’ own data are presented). Based on the analysis of the material presented, it can be assumed that further clinical trials of the effect of MDR (5–10 cGy) on patients with COVID-19, who are at different stages of the disease, will reveal the optimal conditions for the development and use of an effective treatment regimen.

В настоящем обзоре изложены литературные данные относительно подходов к лечению новой коронавирусной инфекции COVID-19 малыми дозами радиации (МДР). Кроме того, приведены сведения о применении МДР для терапии различных заболеваний, в частности пневмонии, ряда воспалительных процессов разного происхождения, а также болезни Альцгеймера. Кратко описаны механизмы действия этого лечебного метода, связанные с активацией иммунной системы и противовоспалительным ответом за счёт влияния на процессы оксидативного стресса, что отражается в увеличении активности цитокинов (интерлейкин-(IL-) 6), изменении экспрессии ряда генов (таких как P53 и NF-κB (p65)), содержания длинных некодирующих РНК (днРНК; long non-coding RNA, ncRNA) и микроРНК (мкРНК; microRNA, miRNA) (представлены собственные данные авторов). На основании анализа представленного материала можно предполагать, что дальнейшие клинические испытания действия МДР (50–100 мГр) в группах пациентов с COVID-19 на разных стадиях заболевания позволят выявить оптимальные условия для выработки и использования эффективной схемы лечения.

low-dose radiationCOVID-19gene, P53NF-κB, non-coding RNAs, microRNAsмалые дозы радиацииCOVID-19генP53NF-κBдлинные некодирующие РНКмикроРНК1. Barsoumian H.B., Ramapriyan R., Younes A.I., Caetano M.S., Menon H., Comeaux N.I., et al. Low-dose radiation treatment enhances systemic antitumor immune responses by overcoming the inhibitory stroma. J. Immunother. Cancer. 2020; 8(2): e000537. https://doi.org/10.1136/jitc-2020-0005372. Михайлов В.Ф., Засухина Г.Д. Новый подход к стимуляции защитных систем организма малыми дозами радиации. Успехи современной биологии. 2020; 140(3): 244–52. https://doi.org/10.31857/S00421324200300603. Koosha F., Pourbagheri-Sigaroodi A., Bakhshandeh M., Bashash D. Low-dose radiotherapy (LD-RT) for COVID-19-induced pneumopathy: a worth considering approach. Int. J. Radiat. Biol. 2021; 97(3): 302–12. https://doi.org/10.1080/09553002.2021.18640494. Koukourakis M.I. Low-dose radiotherapy for late-stage COVID-19 pneumonia? Dose Response. 2020; 18(3): 1559325820951357. https://doi.org/10.1177/15593258209513575. Schofield P.N., Kondratowicz M. Evolving paradigms for the biological response to low dose ionizing radiation; the role of epigenetics. Int. J. Radiat. Biol. 2018; 94(8): 769–81. https://doi.org/10.1080/09553002.2017.13885486. Guo T., Zou L., Ni J., Chu X., Zhu Z. Radiotherapy for unresectable locally advanced non-small cell lung cancer: a narrative review of the current landscape and future prospects in the era of immunotherapy. Transl. Lung Cancer Res. 2020; 9(5): 2097–112. https://doi.org/10.21037/tlcr-20-5117. Vaiserman A., Cuttler J.M., Socol Y. Low-dose ionizing radiation as a hormetin: experimental observations and therapeutic perspective for age-related disorders. Biogerontology. 2021; 22(2): 145–64. https://doi.org/10.1007/s10522-020-09908-58. Ильин Л.А., Коренков И.П., Наркевич Б.Я. Радиационная гигиена. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2017.9. Musser J.H., Edsall D.L. A study of metabolism in leukemia, under the influence of the x-ray. Tr. A. Am. Physicians. 1905; 20: 294–323.10. Calabrese E.J., Dhawan G. How radiotherapy was historically used to treat pneumonia: could it be useful today? Yale J. Biol. Med. 2013; 86(4): 555–70.11. Kirkby C., Mackenzie M. Low dose lung radiation therapy for pneumonia: an examination of historical dose distributions. Phys. Med. Biol. 2020; 65(15): 155019. https://doi.org/10.1088/1361-6560/ab9e5512. Bevelacqua J.J., Mortazavi S.M.J. Alzheimer’s disease: possible mechanisms behind neurohormesis induced by exposure to low doses of ionizing radiation. J. Biomed. Phys. Eng. 2018; 8(2): 153–6.13. Wen C., Su S., Tang Y., Li R., Xu H., Chen H., et al. IL-2 and IL- 2R gene polymorphisms and immune function in people residing in areas with high background radiation, Yangjiang, China. Int. J. Radiat. Biol. 2020; 96(11): 1466–72. https://doi.org/10.1080/09553002.2020.182060714. Algara M., Arenas M., Marin J., Vallverdu I., Fernandez-Letón P., Villar J., et al. Low dose anti-inflammatory radiotherapy for the treatment of pneumonia by covid-19: A proposal for a multi-centric prospective trial. Clin. Transl. Radiat. Oncol. 2020; 24: 29–33. https://doi.org/10.1016/j.ctro.2020.06.00515. Pandey B.N. Low-dose radiation therapy for coronavirus disease- 2019 pneumonia: Is it time to look beyond apprehensions? Ann. Thorac. Med. 2020; 15(4): 199–207. https://doi.org/10.4103/atm.ATM_433_2016. Trinitat G.H., Romero-Expósito M., Sánchez-Nieto B. Low dose radiation therapy for COVID-19: Effective dose and estimation of cancer risk. Radiother. Oncol. 2020; 153: 289–95. https://doi.org/10.1016/j.radonc.2020.09.05117. Hess C.B., Buchwald Z.S., Stokes W., Nasti T.H., Switchenko J.M., Weinberg B.D., et al. Low-dose whole-lung radiation for COVID-19 pneumonia: Planned day 7 interim analysis of a registered clinical trial. Cancer. 2020; 126(23): 5109–13. https://doi.org/10.1002/cncr.3313018. Mezhir J.J., Advani S.J., Smith K.D., Darga T.E., Poon A.P., Schmidt H., et al. Ionizing radiation activates late herpes simplex virus 1 promoters via the p38 pathway in tumors treated with oncolytic viruses. Cancer Res. 2005; 65(20): 9479–84. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-05-192719. Dhawan G., Kapoor R., Dhawan R., Singh R., Monga B., Giordano J., et al. Low dose radiation therapy as a potential life saving treatment for COVID-19-induced acute respiratory distress syndrome (ARDS). Radiother. Oncol. 2020; 147: 212–6. https://doi.org/10.1016/j.radonc.2020.05.00220. Gao H., Zhuo D., Xinkou G., Juancong D., Yuyu Z., Wei W., et al. Effects of various radiation doses on induced T-helper cell differentiation and related cytokine secretion. J. Radiat. Res. 2018; 59(4): 395–403. https://doi.org/10.1093/jrr/rry01121. Shin E., Lee S., Kang H., Kim J., Kim K., Youn H., et al. Organ-specific effects of low dose radiation exposure: a comprehensive review. Front. Genet. 2020; 11: 566244. https://doi.org/10.3389/fgene.2020.56624422. Shimura N., Kojima S. The lowest radiation dose having molecular changes in the living body. Dose Response. 2018; 16(2): 1559325818777326. https://doi.org/10.1177/155932581877732623. Yang G., Yu D., Li W., Zhao Y., Wen X., Liang X., et al. Distinct biological effects of low-dose radiation on normal and cancerous human lung cells are mediated by ATM signaling. Oncotarget. 2016; 7(44): 71856–72. https://doi.org/10.18632/oncotarget.1237924. Шуленина Л.В., Михайлов В.Ф., Засухина Г.Д. Длинные некодирующие РНК в радиоответе. Радиационная биология. Радиоэкология. 2020; 60(3): 239–48. https://doi.org/10.31857/S086980312003013325. Михайлов В.Ф., Шуленина Л.В., Раева Н.Ф., Васильева И.М., Салеева Д.В., Незнанова М.В., и др. Влияние малых доз ионизирующей радиации на экспрессию генов и некодирующих РНК в нормальных и злокачественных клетках человека. Цитология. 2019; 61(6): 427–38. https://doi.org/10.1134/S004137711906005126. Chen Y., Cui J., Gong Y., Wei S., Wei Y., Yi L. MicroRNA: a novel implication for damage and protection against ionizing radiation. Environ. Sci. Poll. Res. Int. 2021; 28(13): 15584–96. https://doi.org/10.1007/s11356-021-12509-527. Aryankalayil M.J., Chopra S., Levin J., Eke I., Makinde A., Das S., et al. Radiation-induced long noncoding RNAs in a mouse model after whole-body irradiation. Radiat. Res. 2018; 189(3): 251–63. https://doi.org/10.1667/RR14891.128. Jangiam W., Udomtanakunchai C., Reungpatthanaphong P., Tungjai M., Honikel L., Gordon C., et al. Late effects of low-dose radiation on the bone marrow, lung, and testis collected from the same exposed BALB/cJ mice. Dose Response. 2018; 16(4): 1559325818815031. https://doi.org/10.1177/1559325818815031