Клеточные механизмы, изучение поведения клеток

27.05.2011

Mauro и MadocJones (1970) и Bhuyan с соавторами (19726) зависимость гибели клеток от фазы цикла сравнивали при действии двух разных антибиотиков, тормозящих синтез РНК, актиномицина D и ногаломицина. Следует подчеркнуть, согласно данным этих авторов, характер зависимости чувствительности от фазы цикла при действии двух антибиотиков в основном совпадает. В культуре клеток HeLa ногаломицин был значительно более эффективен, чем актиномицин D (Mauro, MadocJones, 1970). Ногаломицин вызывал гибель клеток во всех фазах цикла, но наиболее чувствительными были клетки в конце фазы Gi и в начале фазы S. Актиномицин D был также наиболее эффективен в этот период, но в отличие от ногаломицина не вызывал гибели клеток в начале фазы Gb в конце фазы S и в фазе G2. Фибробласты хомячка были менее чувствительны к обоим антибиотикам, чем клетки HeLa. В наиболее чувствительный период цикла (конец фазы Gi и начало фазы S) актиномицин D и ногаломицин снижали выжившую фракцию в культуре фибробластов хомячка до 10. В наиболее резистентной фазе G2 оба антибиотика не вызывали гибели клеток (Bhuyan е. a., 1972b).

В культуре фибробластов хомячка наиболее чувствительными к актиномидину D являлись клетки в конце фазы Gi и в начале фазы S. Как и следовало ожидать, чем большей была доза, тем более значительным было колебание чувствительности по циклу (Elkind е. а., 1969). Изучение зависимости выжившей фракции от дозы для разных субпопуляций показало, что клетки в фазе Gi характеризуются наименьшим плечом и наибольшим наклоном экспоненциального участка кривой дозаэффект. По мере прохождения фазы S в клетках появлялась способность репарации сублетальных повреждений, что проявлялось в увеличении размера плеча кривой дозаэффект. Одновременно происходило уменьшение наклона ее экспоненциального участка. Наиболее резистентными являлись клетки в фазе G2, хотя в них способность к репарации сублетальных повреждений была меньшей, чем в клетках фазы S.

Характер распределения чувствительности по циклу в фибробластах L объясняет, почему в этой культуре нельзя получить существенного усиления гибели клеток при увеличении концентрации актиномицииа D. Действительно, в асинхронной культуре зависимость выжившей фракции от дозы была двухфазной и после гибели 95 клеток падение выжившей фракции резко замедлялось. Очевидно, это связано с высокой резистентностью части клеток в фазах Gi и G2. Следует учитывать, что описанное выше распределение чувствительности к актиномицину D по циклу проявлялось при кратковременном действии антибиотика (‘/г1 ч) и с увеличением времени воздействия картина может меняться. В пользу последнего предположения говорит снижение выжившей фракции в опухолях in vivo через 24 ч после введения актиномицииа D (Valeriote е. а., 1973). Для установления зависимости гибели клеток от фазы цикла, как характеристики механизма действия, необходимо кратковременное действие актиномицииа D, а для понимания закономерностей гибели клеток при лечении этим препаратом необходимо знать, в какой фазе цикла находятся опухолевые клетки, выжившие при длительном действии актиномицииа D. Последний вопрос остается неизученным.

Гибель клеток при действии актиномицина D антибиотика, тормозящего синтез РНК, на синхронизи 5 67 рованные культуры детально изучали ряд авторов. Так, Djordjevic и Kim (1968) показали, что клетки HeLa наиболее чувствительны к актиномицину D в ранней фазе S и наиболее резистентны в фазах Gi и G2. Колебание чувствительности было незначительным и выжившая фракция варьировала в течение цикла всего в 2 раза. Очевидно, это является следствием использования препарата в низкой дозе, уменьшавшей выжившую фракцию в асинхронной культуре всего до 10. Вероятно, при большей дозе степень различия чувствительности в течение цикла была бы более значительной. В культуре фибробластов L Baccheti и Wliilmore (19696) наблюдали сходный тип зависимости гибели клеток от фазы цикла. Этими авторами были изучены две концентрации антибиотика (0,1 и 1 мкг/мл) при кратковременном иочдействии. Актиномицин D был высокотоксичен для клеток и фазе S, причем максимальный эффект имел место и середине или в конце фазы S. Клетки в фазах Gi и G2 ‘были малочувствительны к актиномицину D (выжившая фракции ‘более 50). При увеличении концентрации препарата в К) раз его действие на клетки в резистентных фазах Gi и G;. не усиливалось, а на клетки в фазе S значительно возрастало. 11о: лч)му с увеличением концентрации степень колебания чувствительности по циклу усиливалась. Если проводить сравнение по гибели клеток в чувствительной фазе, то фибробласты L были значительно более чувствительны к актиномицину D, чем клетки HeLa.

Гибель клеток при действии четырех препаратов тиопиримидинов (2тиоурацила, 2тиоцитозина, 2тиоуридина и 4тиоуридина) была изучена Lozzio и Wigler (1971). Эти соединения обладают противоопухолевым действием in vivo, которое, как предполагается, является результатом их влияния на эндокринные системы. Поэтому изучение гибели клеток при действии этих тиопиримидинов in vitro было важно для установления возможности их прямого противоопухолевого действия. Было показано, что тиопиримидин вызывает гибель клеток во всех фазах цикла, но наиболее чувствительными являются клетки в фазах Gj и G2. Даже в наиболее чувствительный период цикла выжившая фракция не была ниже 50, что указывает на низкую эффективность этих соединений. Таким образом, в отличие от других антиметаболитов тиопиримидины, изученные Lozzio и Wigler (1971), были более токсичны для клеток в фазах Gi и G2, чем в фазе S. Очевидно, это связано с тем, что действие тиопиримидинов проявляется в периоды наиболее активного синтеза РНК, в то время как действие других антиметаболитов связано с синтезом ДНК.