Клеточные механизмы, изучение поведения клеток

Архив рубрики «Совместимость»

Tobey и Crissman (1975) детально изучили влияние бисрхлорэтилнитрозомочевины, циклогексилнитрозомочевины и метилциклогексилнитрозомочевины на клеточный цикл в культуре СНО. Препараты не влияли существенно на переход из фазы Gi в фазу S и замедляли скорость прохождения фазы S более чем в 3 раза. Клетки заканчивали синтез ДНК и блокировались в фазе G2 (в случае бис>рхлорэтилнитрозомочевины также в поздней фазе S). Через 2430 ч после воздействия препаратов большая часть популяции находилась в фазе G2, что указывает на вторичное блокирование в этой фазе. Представляет интерес соотношение между выживанием и размножением клеток, описанное в этой работе. При низких дозах препаратов все делящиеся клетки являлись выжившими, а при высоких дозах погибшие клетки проходили несколько делений и поэтому доля делящихся клеток превышала выжившую фракцию клеток. Plant и Roberts (1971а) детально исследовали влияние метилнитрозомочевины на клеточный цикл в синхронных культурах клеток HeLa и фибробластов хомячка. Действие препарата на клетки в фазах Gi и S не влияло на длительность фаз S и G2, время вступления в митоз и переход в фазу S следующего цикла. Следовательно, первичного блокирования фаз Gi, S и G2 не происходило. Синтез ДНК второго цикла хотя и начинался вовремя, но был резко заторможен. Степень торможения синтеза ДНК во втором цикле была про порциональна дозе. Отсутствие нарушений в первом цикле и торможение синтеза ДНК во втором цикле наблюдались при действии метилнитрозомочевины в дозах, снижавших выжившую фракцию до 15, 2 или 0,1. Через 46 ч после воздействия препарата синтез ДНК не определялся и популяция состояла из увеличенных клеток,. очевидно, блокированных в фазе G2. Если клетки обрабатывали метилнитрозомочевиной в фазе G2, то они проходили два деления без задержки, но в третьем цикле синтез ДНК был заторможен. Таким образом, метилнитрозомочевина вызывала позднее блокирование клеток в фазе S, которое проявлялось в клетках, обработанных в фазах Gi и S после одного, а обработанных в фазе G2: после двух делений.

розогуанидин алкилирующее соединение, обладающее значительной мутагенной и канцерогенной активностью, в синхронной культуре клеток хомячка задерживал переход из фазы Gi в фазу S на З’/г ч, не влиял на фазу S и вступление в митоз клеток, обработанных в фазе S, тормозил вступление в митоз клеток, обработанных в фазе G2, и на 5 ч задерживал переход в фазу Gi (Barranco, Humphrey, 1971). Блокирование фаз цикла носило временный характер и все клетки вступали в митоз, хотя выжившая фракция составляла 0,01.
Таким образом, алкилирующие соединения блокируют клетки в различных фазах цикла. Наиболее типичным для этих препаратов является блокирование клеток р фазе S, которое имело место при действии всех химиотерапевтических препаратов, кроме эмбихина. В ряде работ было показано блокирование клеток в фазе S при отсутствии влияния на другие фазы цикла. Блокирование клеток в фазе G2 при действии алкилирующих соединений встречалось реже, чем блокирование в фазе S. Если блокирование клеток в фазе G2 было первичным, то обычно оно проявлялось в первой половине фазы G2, а клетки, находившиеся во второй половине фазы G2, вступали в митоз без задержки. Полное и быстрое торможение вступления в митоз клеток при действии алкилирующих соединений встречается лишь при исключительно высокой химиотерапевтической активности, например при действии сарколизина на асцитный рак Эрлиха. Блокирование перехода из фазы Gi в фазу S встречается редко и не является типичным для алкилирующих соединений. Кроме первичного блокирования фаз цикла, алкилирующие соединения вызывали еще два типа нарушений вторичное блокирование фазы G2 и позднее блокирование фазы S. В результате вторичного блокирования фазы G2 клетки, на которые препарат подействовал в фазах Gi и S, проходили эти фазы и задерживались в фазе G2 с удвоенным содержанием ДНК Позднее блокирование фа зы S проявлялось в торможении синтеза ДНК в клетках, прошедших 1 или 2 деления после действия препарата. Вторичное блокирование клеток в фазе G2 является типичным проявлением действия алкилирующих соединений.

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.

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.

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.