Клеточные механизмы, изучение поведения клеток

Май 2011

Зависимость выжившей фракции от дозы винбластина отражала различную чувствительность субпопуляций клеток HeLa (MadocJones, Mauro, 1968b). Клетки в чувствительных фазах (поздней Gb S) характеризовались отсутствием значительного плеча в кривой дозаэффект и крутым наклоном экспоненциального участка кривой, а для клеток в резистентных фазах (ранний Gi, Gi>S) плечо в кривой было большим и наклон кривой пологим. Интересно, что кривые выжившая фракциядоза для винкристина существенно отличались от таких кривых для винбластина. Действие винкристина на клетки чувствительных и резистентных субпопуляций описывалось двухфазной кривой дозаэффект с крутым наклоном первого участка кривой и пологим наклоном второго. Авторы объясняют такой результат неполной синхронизацией культуры. Так, в субпопуляции клеток в фазе S чувствительный компонент кривой дозаэффект соответствовал гибели 85 клеток, а 15 резистентных клеток находились в фазах Gi и G2. Незначительное число чувствительных клеток в резистентных субпопуляциях отражало примесь клеток в фазе S. Более трудны для интерпретации результаты изучения зависимости гибели клеток от фазы цикла в культуре фибробластов хомячка, имеющих короткий цикл (MadocJones, Mauro, 1968). При действии винбластина на эти клетки основной пик чувствительности был расположен в фазе S, очевидно, в ее конце. Кроме того, имелись еще два периода высокой чувствительности с неясным положением в цикле (возможно, митоз и начало фазы Gj). Фибробласты на границе фаз Gi и S и в фазе G2 были явно не чувствительны к винбластину. Действие винкристина на эти клетки характеризовалось одним отчетливым пиком чувствительности в фазе S.

В работах MadocJones и Mauro (1968, 1970), Mauro и MadocJones (1970), выполненный на разных объектах in vitro и in vivo с использованием разных митотических ингибиторов, были получены выводы, принципиально отличные от за 72 ключений работ Bruehovsky с соавторами (1965) и Valeriote с соавторами (1966).
MadocJones, Mauro (1968) показали, что в синхронизированной культуре HeLa летальное действие винбластина наиболее выражено в два периода цикла в поздней фазе Gi (выжившая фракция 3) и в фазе S (0,1). Клетки на границе фаз Gi и S были практически не чувствительны к винбластину. При выходе клеток из фазы S их чувствительность вновь резко падала. и клетки в фазе G2 были относительно нечувствительны. Винкристин давал только один пик чувствительности в фазе S, а клетки в фазах Gi и G2 были в 10 раз менее чувствительны к этому препарату. Весьма важно, что низкие дозы винбластина (100 иг/мл) характеризовались такой же зависимостью гибели клеток от фазы цикла, как и значительно более высокие дозы. В работе Bruehovsky с соавторами (1965) также использовался винбластин в дозе 100 нг/мл и поэтому разный характер действия нельзя отнести за счет различия в величине доз.

Bruchovsky с соавторами (1965) показали, что в асинхронной культуре фибробластов L уменьшение выжившей фракции со временем после добавления винбластина коррелировало с накоплением клеток в метафазе и выжившая фракция соответствовала числу клеток, не вошедших в митоз. Это указывало, что клетки погибали только в митозе. Такой вывод был полностью подтвержден в опытах с синхронизированными культурами. К культуре клеток, синхронизированных в фазе Gi, добавляли винбластин и через различные интервалы брали»пробы для определения выжившей фракции. В течение всего времени пребывания клеток в фазах Gi, S и G2 выжившая фракция составляла 100 и только при вступлении клеток в митоз начинала падать. Если в культуру одновременно с винбластином добавляли фенитиловый спирт, тормозящий переход клеток в митоз, но не вызывавший их гибели, то выжившая фракция не уменьшалась. Это служит дополнительным доказательством того, что митоз являлся единственной фазой цикла чувствительной к летальному действию винбластина. Выше детально разбиралась работа Valeriote с соавторами (1966а), в которой было показано, что кинетика летального действия винбластина на клетки лимфомы мышей in vivo соответствует модели, согласно которой гибель клеток происходит только в митозе.

Среди препаратов этой группы наиболее детально были исследованы митотические ингибиторы колхицин, колцемид, винбластин и винкристин. Изучение препаратов представляет существенный интерес, так как они часто применяются в комбинированной химиотерапии и используются в качестве синхронизирующих средств. Однако следует отметить, что ни для одной группы соединений при изучении зависимости гибели клеток от фазы цикла не наблюдалось столь резкого расхождения между результатами работ разных авторов, как в случае митотических ингибиторов.

Антибиотик блеомицин является уникальным препаратом в отношении распределения чувствительности по циклу. В культуре клеток СНО хомячка при кратковременном воздействии блеомицина в большей дозе клетки в фазе Gb в середине и конце фазы S ‘были малочувствительны (выжившая фракция 6070). Клетки в ранней фазе S были несколько более чувствительны (выжившая фракция 25), а клетки в фазе G2 и в митозе были максимально чувствительны к блеомицину (выжившая фракция 24) (Barranco, Humphrey, 1971с). Изучение зависимости выжившей фракции от дозы показало, что клетки в митозе более чувствительны, чем в фазе G2. В культуре лимфомы человека клетки в фазе G2 были наиболее чувствительны к блеомицину, но в отличие от культуры СНО в фазе Gi они также были высокочувствительны (Drewinko е. а., 1973). Кривая доза эффект для клеток в фазах Gj, S и G2 состояла из двух компонентов. Чувствительная субпопуляция составляла среди клеток в фа 71 зе S 56, в фазе G2 75, в фазе G] 85, а число выживших клеток после воздействия блеомидина в течение часа 11, 1 и 4 соответственно. Среди клеток в фазах Gi и Gz чувствительные субпопуляции имели одинаковую величину D0, но резистентная субпопуляция клеток в фазе G2 характеризовалась вдвое меньшей величиной D0,. Таким образом, внутри субпопуляций клеток в фазах Gb S и G2 имелись субпопуляции, различающиеся по чувствительности. Блеомицин является единственным из изученных в настоящее время препаратов, к которому максимальную чувствительность проявляют клетки в фазе G2.