Домарацкая Е.И.1, В.Цетлин2, Э. Буеверова1, Л. Захарова1, И. Косарев3, В. Старостин1.
1 - Институт биологии развития им. Н.К.Кольцова РАН, Москва; 119334, Москва, ул. Вавилова, д. 26, ИБР РАН; e-mail: edomar@mail.ru; 2 - Государственный научный центр РФ - Институт медико-биологических проблем РАН (ГНЦ РФ - ИМБП РАН), Москва; 3 - Институт инженерной иммунологии, Любучаны)
Исследовано влияние низких доз непрерывного гамма-облучения, близких к дозам, которые получает организм на борту космического аппарата, на стволовые стромальные (КОЕ-Ф) и родоначальные кроветворные (КОЕ-С) клетки костного мозга мышей, а также на потенции кроветворной стромы организовывать и строить кроветворные очаги при эктопической трансплантации.
Работа выполнена на половозрелых трехмесячных мышах-самцах и самках F1 (CBAxC57Bl/6). Животные-доноры костного мозга (10-15 жив) подвергались непрерывному 10-суточному гамма- излучению от радионуклида 60Со (среднесуточная поглощенная доза 0,15-0,2 сГр, суммарная доза 1,5-2 сГр). Содержание КОЕ-С определяли методом Тилла и Маккаллока (Till, McCulloch, 1961). Содержание КОЕ-Ф определяли методом клонирования фибробластов в жидкостной монослойной культуре. Долю КОЕ-С и КОЕ-Ф в S-фазе рассчитывали как разность между числом колоний в селезенке (матрасе), образованных клетками контрольного и обработанного оксимочевиной (0,9 мг/г) костного мозга, деленную на число колоний в контрольном варианте. Методом эктопической трансплантации под капсулу почки сингенным самцам-реципиентам оценивали способность стромы костного мозга формировать костномозговой кроветворный орган.
Непрерывное круглосуточное гамма-облучение в малых дозах вызывает незначительные количественные изменения двух исследованных категорий КОЕ-С. Лишь в одном эксперименте наблюдалось снижение содержания КОЕ-С-7 до 70% и увеличение КОЕ-С-11 до 140% от контрольного уровня. Однако суммарное содержание обеих категорий клеток в популяции КОЕ-С оставалось практически неизменным. Доля обеих категорий КОЕ-С в пролиферативном цикле в костном мозге облученных животных также соответствовала контрольному уровню. Общее содержание ядерных клеток в костном мозге также существенно не менялось
В отличие от КОЕ-С, число КОЕ-Ф по данным 4 независимых экспериментов значительно увеличивается у животных, подвергнутых гамма-облучению. При этом, согласно тесту с оксимочевиной, число циклирующих КОЕ-Ф достоверно возрастает. Размеры эктопических трансплантатов костного мозга, подвергнутых g- облучению, оценивали через 70 суток после их пересадки под капсулу почки сингенным реципиентам по содержанию ядерных клеток и различных категорий КОЕ-С. Было выявлено двукратное увеличение содержания миелокариоцитов в трансплантатах, регенерировавших из костного мозга облученных доноров. Общее содержание исследованных категорий КОЕ-С в трансплантатах, полученных от облученных животных, достигало еще более значительных по сравнению с контролем величин, возрастая соответственно в 2-7 и 2-3 раза.
Стимулирующий эффект малых доз различных химических и физических агентов, в том числе и радиации, на биологические объекты, так называемый гормезис, хорошо известен (The “Data Documents” produced by Radiation, Science and Health, 1998; Calabrese, Baldwin, 2002).
В настоящему времени проявления радиационного гормезиса на клеточном и молекулярном уровне наиболее хорошо изучены в клетках иммунной системы - спленоцитах и тимоцитах. Рентгеновское облучение в интервале доз 75-125 мГр стимулирует синтез ДНК (Xu et al., 1997; Liu et al., 1995), РНК (Liu et al., 1995). После облучения в низких дозах ускоряется прохождение клеток по циклу (переход из G0/G1 в S-фазу), причем повышенный уровень синтеза ДНК (повышенная пролиферативная активность) наблюдается в течение 12-72 часов и возвращается к контрольному уровню к 7 суткам (Ye, Liu, 1999, 2000). Редуцируется апоптоз тимоцитов (Liu et al., 1995). Наблюдается ранняя экспрессия белков (Chen et al., 1996) и стимуляция транскрипции ряда цитокинов - ИЛ-2 (Liu et al., 1995), интерферона-гамма (INF-?) и ИЛ-6 (Bai et al., 1998; Liu et al., 2000), ИЛ-12 (Liu et al., 2000). Отмечено изменение уровня транскрипции генов, связанных с выживанием клетки (c-fos, c-myc, blc-2, p53, ICE) (Liu et al., 2000).
Следует отметить, что все описанные выше эффекты вызваны однократным острым облучением в интервале доз почти на 2 порядка превышающем таковые, использованные в нашей работе.
Как известно, КОЕ-Ф - гетерогенная популяция и лишь часть из них представляет собой мезенхимные стволовые клетки (Gronthos et al., 2003). Увеличение размеров трансплантатов от облученных животных свидетельствует об увеличении, прежде всего, доли клеток этой категории.
Вместе с тем, в наших экспериментах мы не наблюдали достоверных изменений численности и пролиферативной активности родоначальных кроветворных клеток костного мозга. Отсутствие реакции на облучение со стороны КОЕ-С может объясняться их низкой чувствительностью к использованным дозам облучения или более поздним их ответом на воздействие. С другой стороны, следовало бы ожидать, что увеличение численности стромальных родоначальных клеток в условиях облучения может оказать влияние на кроветворную функцию, т.к. пролиферация и дифференцировка кроветворных клеток регулируются кроветворной стромой. Так, показано, что рентгеновское облучение in vitro в дозе 50-75 мГр стимулирует пролиферацию КОЕ-Ф и их способность поддерживать рост КОЕ-ГМ (Ma et al., 1999). Поэтому нельзя исключить, что опосредованное стромой облучение может влиять на более дифференцированные, нежели КОЕ-С, кроветворные клетки, например, коммитированные клетки-предшественники (КОЕ-ГМ, КОЕ-Э).
Биологический эффект сверхмалых доз ионизирующего облучения должен учитываться не только при длительных космических полетах. Эта проблема приобретает глобальный характер, поскольку заметное увеличение природного радиационного фона, вызванного техногенным загрязнением Земли, диктует необходимость оценивать воздействие малых доз радиации на организм человека и в наземных условиях в местах постоянного проживания. Обнаружение феномена радиационного гормезиса открывает новые перспективы в исследовании мезенхимных клеток, имеющих разнообразную тканевую локализацию. Активация клеток, участвующих в регуляции кроветворения, способных к миграции и обладающих гистогенетической пластичностью, может представлять серьезную медико-биологическую проблему.
См. также:
Патогенетическое обоснование применения фетальных клеток человека
Перспектива использования аквакомплекса глицеросольвата титана и дерината с целью увеличения выживаемости и поддержания пролиферативного потенциала стволовых клеток радиочувствительных тканей после воздействия ионизирующего излучения
Исследование влияния различных модификаций коллаген-хитозановых матриц на эффективность заживления ожогов у крыс как этап создания подложек для культивирования и направленной дифференцировки стволовых клеток
Апробация сочетанного применения аутологичных мезенхимных стволовых клеток и остеотропного материала для лечения пародонтита
Результаты клинического применения гибридных имплантатов для коррекции осложнений диабета
Оптимизация условий культивирования стромы костного мозга человека, обогащенной стволовыми клетками и опыт ее клинического применения при боковом амиотрофическом склерозе
Терапия ишемического инсульта головного мозга у крыс с помощью мезенхимных стволовых клеток
Влияние сроков трансплантации МСК на эффективность терапии экспериментального инсульта головного мозга
Аутологичные фибробласты в косметологии
Влияние искусственных поверхностей на остеогенную дифференцировку пула мезенхимальных стромальных клеток костного мозга in situ
...
Обсудить на форуме
