Клеточные механизмы, изучение поведения клеток

Май 2011

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.

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.

соединения не влиял на продолжительность жизни мышей с лейкозом. Действие циклогексилизоцианата на ts было кратковременным и через 24 ч ts не отличалось от контроля. Таким образом, в работе Bray с соавторами (1971) противоопухолевый эффект наблюдался лишь при длительном нарушении в фазе S.
Метилциклогексилнитрозомочевина в клетках лейкемии L1210 вызывала увеличение ts в 3 раза (Young, 1973). Увеличение было максимальным при введении препарата в дозе, составляющей 25 от оптимальной. Несмотря на значительный противоопухолевый эффект, увеличение ts было кратковременным и через 4 ч после введения препарата длительность фазы S нормализовалась. Интенсивность включения 3Нтимидина (импульсы/мкг ДНК) уменьшалась сразу после введения препарата и через 3648 ч составляла 5 от исходной. Поскольку ts находилось в пределах нормы, то падение включения отражает уменьшение числа клеток, синтезирующих ДНК, возникающее в результате блокирования клеток в фазе Gi или G2. Таким образом, в трех работах, посвященных изучению действия сложных производных нитрозомочевины на клеточный цикл в асцитной лейкемии L1210, было отчетливо установлено блокирование клеток в фазе S. Влияние препаратов на клетки в фазах Gj и G2 было изучено недостаточно.

Barranco и Humphrey (1971а) изучили влияние бисрхлорэтилнитрозомочевины на клеточный цикл в синхронной культуре клеток СНО хомячка при кратковременном воздействии больших доз. Клетки, обработанные в фазе Gb на 2′/г ч позже переходили в фазу S по сравнению с контролем, что соответствовало увеличению tGt в 2 раза. В клетках, обработанных в ранней фазе S, продолжительность этой фазы увеличивалась на 4 ч. Переход в митоз клеток, обработанных препаратом в фазе G2, прекращался сразу после воздействия и не возобновлялся в течение 3 ч. Если препарат действовал на клетки в митозе, то их выход из митоза (переход в фазу Gi) блокировался. Таким образом, бисрхлорэтилнитрозомочевина оказывала кратковременное (24 ч) блокирующее действие на клетки хомячка in vitro во всех фазах цикла. После прекращения торможения клетки переходили в следующую фазу, хотя в использованной дозе препарат вызывал гибель более 95 клеток. В культуре СНО бисрхлорэтилнитрозомочевина оказывает наиболее интенсивное летальное действие на клетки, находящиеся в фазе S. Поэтому блокирование клеток в фазах G1; G2 и митозе тормозит их переход в фазу S и вызывает эффект «самоограничения», т. е. торможения препаратом перехода клеток в фазу цикла, наиболее чувствительную к его летальному действию.