О.И. Епифанова - Лекции о клеточном цикле (1129781), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Время, необходимое для прохождения одного клеточного цикла, получило название времени генерации. В физиологическом отношении клеточный цикл подразумевает последовательность хронологически связанных событий, происходящих в клетке как во время подготовки к делению, так и в самом митозе. Появление метода меченых митозов повлекло за собой в полном смысле слова лавину исследований по ки нети ке клеточных популяций. Расцвет этих работ приходится на начало 60-х годов, когда были получены многочисленные кривые меченых митозов и определены параметры клеточных циклов в самых разнообразных биологических системах, от низших эукариотов до многоклеточных организмов — высших растений и животных.
Со временем было установлено, что суммарная длительность периодов Б, О, и митоза остается сравнительно постоянной, а вариабельность клеточного цикла зависит, главным образом, от Таблица 1. Продолжительиость периода 6, в тканях мыши Ткань Время (и) Опухоль Эрлиха Эпителнй воласлных фолликулоь Эпителий !2-перстной кишки Эпителий подвхдошной кишки Эпителии ротовииы Эпидермис уха 0,0 3,0 4,5 70,0 528,0 продолжительности пресинтетического периода О, величина которого может колебаться в разных тканях от нулевых значенийй до многих часов, а в некоторых случаях даже месяцев (табл. 1), что явно представлялось абсурдным. В данном случае результат вступал в противоречие со здравым смыслом, а это, как показывает научный опыт, нередко таит в себе зерно открытия.
Открытие действительно состоялось, и ему будет посвящена следующая глава. Пока же достаточно сказать, что положение стало проясняться, когда было установлено, что в отдельных тканях может содержаться значительная доля клеток, которые вообще не участвуют в м итотичес ком цикле. Отношение пролиферирующих клеток к общему числу клеток в популяции получило название фракции роста (Мепбе!зо!тп, 1960), или пролиферативного пула (К!з!е!езЫ е! а1.„1961). При работе с культурами клеток пролиферативный пул обычно определяют по кривым насьпцения.
Если 'Н-тимидин находится в непрерывном контакте с клетками в течение длительного времени, то в результате вступления новых порций клеток в Я-период индекс меченых клеток будет возрастать до тех пор, пока все клетки, способные синтезировать ДНК, не окажутся мечеными. Однако в целом организме 'Н-тимидин, как уже было сказано, подвергается быстрому распаду и выведению.
В связи с этим был предложен специальный прием (К15!е!еа!с! е! а!., 1961) с использованием частых повторных инъекций 'Н-тимидина с интервалами, меньшими чем длительность Б-периода, и на протяжении времени, превышающего продолжительность всего клеточного цикла. Применение методов клеточной кинетики позволило выявлять пролиферативный пул в динамике, что способствовало зарождению новых идей, касаюшихся регуляции размножения клеток. Стало очевидным, что события клеточного цикла не охватывают всех возможных состояний клетки. Литература Епифанова О.И.,Терских В.В., Захаров А.Ф.
— «Рааиоавтография», М,, ВШ, )977. К!я1е!ея81 %.Е., Вазегва К., 1лсо Н. — А!опзргах1в, !961, 7, 81-85. Мепде!иопп МЛ.. — Е Ха!1. Сапсег 1пяг., 1960, 25, 485-500. Япаяг1ег Н., — Апп. гг.У. Асад. Яс!., 1960, 90, 580-591. гупаа1ег н., Зпеппап м. — ехр. се!! кек, 1959, 17, 4?0-438. ГЛАВА Ш. КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ И СОСТОЯНИЕ ПРОЛИФЕРАТИВНОГО ПОКОЯ Открытие периода С» (фазы «вне цикла») В 1963 году было впервые высказано предположение, что по окончании митоза клетка не обязательно сразу же вступает в пресинтетический период О„а может выйти в состояние «вне цикла», из которого при необходимости она вновь может вступить в клеточный цикл под влиянием пролиферативного стимула. К такому заключению пришли независимо друг от друга Лайта ((л)11за, 1963) и Квастлер (Оиаи!ег, 1963), обозначившие это состояние как период, или фазу О«(рис.
8). Открытие того, что клетки могут выходить из митотического цикла и вновь возвращаться к пролиферации, имело, как будет видно из дальнейшего, принципиальное значениедля изучения его регуляции. Однако при этом важно обратить внимание на другое обстоятельство.
Казалось бы, этот вывод напрашивался сам собой. Ведь уже было известно, что во многих популяциях лишь определенная фракция клеток проходит митотический цикл. Более того, были разработаны приемы экспериментального определения пролиферативного пула. И тем не менее многочисленные исследователи прошли мимо этого открытия. Почему же так получилось? Мне представляется, что в значительной мере здесь повинна магия самих подсчетов и расчетов — неожиданно открывшаяся возможность при помощи методов клеточной кинетики сравнительно легко измерять временнйе параметры клеточного цикла.
Но недаром у древних была поговорка: исчисляемое еще не есть знание. От внимания исследователей почему-то долгое время ускользало одно существенное логическое звено: если считать, что с увеличением пролиферативного пула новые порции непролиферирующих клеток вступают в клеточный цикл, следовательно раньше они должны были выйти из него, а это, в свою очередь, означает, что они находились вне цикла.
Подобное рассуждение и легло в основу открытия Лайты и Квастлера. которое было сделано полностью в соответствии с постулатом древневосточ ной философии о гармоничности мышления, «когда каждая рождающаяся мысль должна завершить свой ход, чтобы не оставлять отбросов в бессознательном». 1ьа)зьа, 1963) 963) Рис.
8. Первые модели клеточного цикла, основанные на данных клеточной кинетики и допускавшие возможность выхода клетки из цикла. Оо 3, О, — периоды клеточного цикла, ΄— фаза «вне цикла», 0 — дифференцнруюгдаяся клетка. Что касается Квастлера, то он скорее интуитивно подошел к заключению о возможности выхода клеток из митотического цикла, опираясь на ранее высказанное предположение (()цаз11ег, Бйеппап, 1959), что по окончании митоза клетка должна «принять решение», делиться ли ей снова или же переходить к дифференцировке. Квастлер не успел развить эту идею, поскольку в 1963 году его уже ие стало. Убедительные доводы в пользу представления о переходе клеток в фазу О„были сформулированы Лайтой, который по праву считается автором этого открытия.
Сын известного венгерского композитора — Ласло Лайта в послевоенные годы приехал в Манчестер, где в радиобиологическом отделе Хаммерсмитовского госпиталя начал изучать реакцию на облучение таких сложных систем, как костный мозг и печень млекопитающих. Блестяший собеседник, полиглот, эстет и меломан, Лайта легко иатурализовался в Англии, где прожил до конца своих дней. Он сделался членом престижных клубов и легко мог предаться соблазнам светской жизни, если бы не его пытливый ум, научное честолюбие и огромная работоспособность. Будучи прекрасным организатором, он в скором времени сам возглавил радиобиологический отдел и направил усилия сотрудников на изучение клеточной кинетики костного мозга и печени.
Успех не заставил себя ждать. Именно печень, отличающаяся низким уровнем пролиферации клеток в обычных условиях, но быстро регенерирующая после частичной гепатзктомии, оказалась тем объектом, который позволил экспериментально выявить период Оа Лайта аргументировал свое утверждение следующим образом. Что происходит в печени при восстановлении пролиферативной активности? Приблизительно через 15 час. после операции в гепатоцитах начинается синтез ДНК, который продолжается в течение 7-8 час. (рис. 9, !).
После короткого (2-3 час.) периода О, клетки вступают в мигов (рис. 9, 2). Если бы в клетках печени был очень длительный период О, (порядка нескольких месяцев, как зто следует из расчетов) и если бы он просто сокращался до 15 час при регенерации, то должно было бы наблюдаться немедленное увеличение числа клеток, синтезирующих ДНК (рис. 9, 3). На самом же деле перед началом репликации ДНК всегда отмечается хорошо выраженный лагпериод (рис, 9, 1), указывающий на то, что клетки вообще не были в цикле в момент стимуляции. Наличие лаг-периода и кумулятивный характер кривых возрастания индекса меченых клеток и митотического индекса типичны для индукции пролиферативных процессов. Не следу- ге Рис.
9. Последовательность событий а клетках печени крысы после частичной гепатэктомии (по данным Лайты, 1964). По оси абсцисс / — время после ге- I патэктомии (ч), по оси ординат: зо ДНК-синтезируюшал активность (1, 3) и мнтотическая активность (2) (а условных единицах); 1, 2 — результаты, полученные экспериментально, 3— результат, ожидаемый в случае непрерывного прохождения клетками регенерируюшей печени «растянугого во времени» клеточного цикла. ет конечно думать, что Лайта открыл само явление индукции клеточного размножения, Вывод о гормональной регуляции деления клеток в тканях-мишенях сформированного организма был сделан ранее Суонном (Беапп, 1958), который сравнивал ее с феноменом эмбриональной индукции, описанной еще Шпеманом. Однако именно Лайта сумел угадать по характеру поведения клеток, стимулированных к пролиферации под влиянием митогена, их предшествующее состояние.
Поэтому его заключение о способности клеток переходить по окончании митоза в фазу «вне цикла» получило всеобщее признание, а символ О„ стал неотьемлемой частью азбуки клеточного цикла. >е Рис.!О. Кумулятивный характер кривой, отражающей вступление в период синтеза ДНК лейкоцитов периферической крови человека после индукции лролиферации с помощью фитогеыагглютинина (ФГА) (по данным МакКинни и др., 1962). 20 По оси абсцисс — время после введения ФГА (ч), ло оси ординат- индекс меченных'Н- тимидином клеток (%).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
