Клеточные механизмы, изучение поведения клеток

Архив автора

Bremerscov с соавторами (1970) методом цитофотометрии ДНК изучили влияние арабинозилцитозина на состав клеточной популяции в культуре фибробластов L. Через 48 ч резко уменьшалось число клеток с количеством ДНК, соответствующим фазам S и G2, и через 20 ч популяция состояла в основном из клеток в фазе Gi. Такое изменение состава популяции являлось результатом гибели клеток в фазе S, деления клеток в фазе G2 и блокирования перехода из фазы Gi в фазу S. Лишь единичные клетки в присутствии препарата заканчивали фазу S.

В культуре лимфоцитов человека добавление арабинозилцитозина в низких дозах на последние 24 ч в течение 72 ч инкубации с фитогемагглютинином вызывало торможение синтеза ДНК, что приводило к увеличению индекса метки и падению митотического индекса. Определение количества ДНК в меченых клетках показало, что клетки накапливались в начале фазы S. В популяции сохранялось значительное число клеток в фазе G2 и, следовательно, часть клеток заканчивала фазу S (Brehaut, Fitzerald, 1968). Воздействие арабинозилцитозина в высокой дозе приводило к резкому снижению числа клеток, включающих 3Нтимидин, очевидно, в результате избирательной гибели клеток в фазе S. Меченые клетки при этом находились в начале фазы S. Торможение включения 3Нтимидина было значительным, но среди клеток, содержащих ДНК в количестве, соответствующем фазе S, не было немеченых клеток, что исключает полное торможение синтеза ДНК в части клеток.

Таким образом, арабинозилцитозин оказывал различное влияние на цикл клеток HeLa и фибробластов хомячка.
В фибробластах после кратковременного воздействия препарата сохранялось длительное торможение перехода из фазы Gi в фазу S и синтеза ДНК. В культуре HeLa клетки в присутствии арабинозилцитозина задерживались в фазе S и после удаления препарата быстро делились. В культуре HeLa при действии арабинозилцитозина в течение 20 ч выжившая фракция существенно не уменьшалась. Следовательно, торможение синтеза ДНК в течение 20 ч было совместимо с сохранением жизнеспособности в клетках HeLa. Лишь после действия препарата в течение 30 ч выжившая фракция уменьшалась.

В культуре клеток HeLa при постоянном присутствии арабинозилцитозина в среде пульсовой индекс метки дезоксицитидином непрерывно нарастал, достигая 90 через 15 ч и падая до 10 через 10 ч после прекращения действия арабинозилцитозина (Kim, Eidinoff, 1965). Включение предшественника в ДНК в присутствии арабинозилцитозина не означает, что происходит синтез ДНК, поскольку дезоксицитидин является нуклеозидом, синтез которого блокируется арабинозилцитозином. Включение 3Нтимидина в присутствии арабинозилцитозина было резко снижено. Увеличение числа клеток, меченных дезоксицитидином, показывало, что в присутствии арабинозилцитозина сохраняется переход из фазы Gi в фазу S. Митотический индекс не изменялся в течение 5 ч после добавления арабинозилцитозина, а затем митозы не обнаруживались. Через 10 ч после прекращения действия препарата митотический индекс достигал исходного, а затем превышал его в 3 раза. Эти данные показывают, что в результате отсутствия влияния арабинозилцитозина на фазу G2 и переход из фазы Gi в фазу S вся популяция задерживалась в фазе S. Поскольку после удаления препарата деление наступало после времени, равного продолжительности фаз S и G2, то клетки, очевидно, задерживались в начале фазы S.

Антиметаболиты. Действие специфического ингибитора синтеза ДНК арабинозилцитозина детально изучалось в ряде работ. Через 2 ч после добавления арабинозилцитозина к культуре фибробластов хомячка клетки, синтезирующие ДНК, не обнаруживались (Karon, Shirakawa, 1970). Клетки метили 3Нтимидином, а затем на 1 ч добавляли арабинозилцитозин. По кривой меченых митозов было показано, что препарат не влиял на продолжительность фазы G2 и резко увеличивал продолжительность фазы S. После кратковременного воздействия препарата число клеток, синтезирующих ДНК, было снижено в течение длительного периода и за 15 ч при непрерывной метке в фазу S переходило 5060 клеток, в то время как в контроле все клетки переходили в фазу S за 6 ч. Эти данные показывают, что кратковременное воздействие арабинозилцитозина вызывало длительное нарушение в клеточном цикле фибробластов хомячка, блокируя синтез ДНК и переход в фазу S. Однако эти нарушения были обратимы, поскольку выжившая фракция при описанных нарушениях составляла 80 Таким образом, значительные нарушения в клеточном цикле не сопровождались гибелью клеток.