Клеточные механизмы, изучение поведения клеток

27.05.2011

Изменение состава популяции асцитного рака Эрлиха после введения блеомицина изучалось методом цитофотометрии ДНК (Nagatsu е. а., 1972). Блеомицин вызывал значительное увеличение числа клеток в фазе G2 и уменьшение их в фазе Gi. Увеличенное число клеток в фазе G2 обнаруживалось в течение 712 дней после однократного введения блеомицина. Одновременно в популяции появлялись клетки, содержавшие октаплоидное количество ДНК, и наблюдались меченые клетки, содержавшие ДНК в количестве, соответствующем фазе G2. Следовательно, часть клеток, блокированных в фазе G2, без деления переходила в фазу S. Таким образом, в клетках асцитного рака Эрлиха блеомицин вызывал длительное блокирование клеток в фазе G2.

В культуре клеток хомячка блеомицин не влияет на переход из фазы Gi в фазу S и на синтез ДНК в фазе S. После инкубации с блеомицином 90 клеток содержали ДНК, в количестве, соответствующем фазе G2. Переход клеток из фазы G2 в митоз тормозился через 90 мин после добавления антибиотика. Степень торможения зависела от дозы и была полной только при высокой концентрации блеомицина в среде (0,2 мг/мл). После отмывания клеток от антибиотика деление не возобновлялось и, следовательно, блокирование клеток в фазе G2 являлось необратимым (Tobey, 1972а). Watanabe с соавторами (1974) изучали действие блеомицина на клеточный цикл в синхронизированной культуре фибробластов L. Блеомицин не влиял на переход из фазы Gi в фазу S и увеличивал продолжительность фазы S на 5 ч. Если антибиотик действовал на клетки в фазе Gi в течение 1 ч, то фаза S удлинялась на 1 ч, но клетки блокировались в фазе G2 более 68 ч. Это указывает на особую чувствительность процессов, происходящих в фазе G2, к блеомицину. Авторы считают, что блеомицин повреждает митотический аппарат. Таким образом, в разных типах клеток блеомицин блокировал вступление из фазы G2 в митоз, а на другие фазы цикла не влиял или оказывал слабое действие.

Колхицин, колцемид, винбластин и винкристин блокируют клетки только в метафазе. Существенный интерес для разработки оптимальных схем комбинирования препаратов представляют данные о длительности блокирования клеток митотическими ингибиторами и закономерностях восстановления пролиферации.
В культуре клеток HeLa колцемид и колхицин в концентрации 10 нг/мл задерживали клетки в метафазе. Линейный характер накопления митозов указывал, что препараты не влияют на фазы цикла, предшествующие митозу. Если культуру отмывали от митотических ингибиторов через 15 ч после их добавления, то через 13 ч клетки делились. Задержка клеток в метафазе более 56 ч была необратимой и клетки погибали (Kleinfeld, Sisken, 1966).

В культуре фибробластов L винбластин в концентрации 50200 нг/мл накапливал за 20 ч 7075 клеток в митозе (Bruchovsky е. а., 1965). При подсчете митозов в этой работе учитывали клетки, блокированные в метафазе, и патологические ядра (ib основном микроядра, очевидно, образующиеся из блокированных клеток). Патологические ядра появлялись через 14 ч, когда в метафазе было блокировано 47 клеток. Затем число метафаз уменьшалось, а число патологических ядер увеличивалось. Было показано, что на прохождение клетками фаз Gb S и G2 винбластин не влияет. Так, винбластин не влиял на нарастание индекса метки при непрерывной метке в течение периода, равного Максимальный индекс метки в присутствии винбластина был на 15 меньше, чем в контроле, что соответствует доле клеток в фазе G2. При добавлении в среду винбластина и 3Нтимидина меченые митозы появлялись одновременно с контролем. Максимум процента меченых митозов наблюдался после времени, равного sKg что и следовало ожидать при отсутствии влияния на фазы S и G2 и задержке в метафазе всех клеток фазы Go.

В синхронной культуре HeLa винбластин и винкристии вызывали накопление в митозе 100 клеток при начале действия в фазах Gi, S или G2 (MadocJones, Mauro, 1968). Время вступления клеток в митоз при действии ингибиторов в течение 3 ч соответствовало ожидаемому при нормальной продолжительности фаз цикла. Винбластин вызывал гибель 99 клеток в фазе S, но не влиял на время их вступления в митоз. Таким образом, в культуре клеток митотические ингибиторы блокируют клетки в метафазе и не влияют на прохождение клетками других фаз цикла.
Существенный интерес представляют данные о влиянии митотических ингибиторов на клеточный цикл в опухолях животных и человека. В асцитном раке Эрлиха митотический индекс увеличивался приблизительно линейно в течение 8 ч после введения 12 мкг винкристина, а затем начинал падать и возвращался к исходной величине через 2638 ч (Hartenstein е. а., 1973). Максимальный митотический индекс составлял 4 после введения 1 мкг викристина и 12 после введения 2 мкг. Следовательно, 1 мкг является дозой, недостаточной для полного блокирования всех клеток в митозе. Доля клеток с количеством ДНК, соответствующем фазе G2, начинала возрастать через 8 ч и через 31 55 ч такие клетки составляли большинство популяции. Так, в контроле число клеток, содержавших 2 С ДНК, было в 2 раза больше, чем содержавших 4 С, а после введения винкристина соотношение было обратным. Следовательно, доля клеток, блокированных в фазе G2, была значительно больше, чем следовало ожидать на основании величины митотического индекса, показывающего число клеток, блокированных в метафазе. Очевидно, часть клеток, блокированных в метафазе, без деления переходят в интерфазу и на основании удвоенного содержания ДНК регистрируются как клетки в фазе G2. В опухолях человека винкристин длительно блокировал клетки в митозе (Frei е. а., 1964). Так, в раковой опухоли молочной железы человека через 6 ч после введения винкристина в дозе 0,1 мг/мг митотический индекс увеличивался до 2,4 (до введения 0,23) и оставался значительно повышенным (1,42,2) в течение 3 дней. В лимфосаркоме человека митотический индекс достигал максимума 1,75 через 12 ч после введения винкристина при очень низкой исходной величине (0,03).