Биофизика познает рак
Вторым возможным мобилизуемым резервом является ускорение прохождения клетками делящегося и делящегося-созревающего пулов. Наконец, позже всех и на самое короткое время (на месяц-полтора) может увеличиваться митотический индекс эритробластов, непосредственно отражающий в этих условиях сокращение их генерационного цикла.
Основные наблюдения за состоянием кроветворения у собак в отдаленный пострадиационный период (изменения периферической крови и интенсивность эритропоэза) были подтверждены нами и в экспериментах на крысах.
Возможность сокращения продолжительности генеративного цикла бластных клеток белого и красного ряда была доказана А. В. Илюхиным с соавторами при длительном хроническом воздействии радиации на собак. После введения фенилгидразина или массивного кровопускания также обнаружено сокращение генерационного времени делящихся эритробластов, которое в основном происходило за счет стадии G1.
Была подробно изучена цитокинетика кроветворения у собак на протяжении трехлетнего слабого хронического воздействия радиации. Собак в течение трех лет непрерывно (кроме времени на кормление и обследование) облучали: суммарные дозы от 0,63 до 5,70 Гр.
В периферической крови на 4—12-м месяце облучения отмечали ретикулоцитоз, сокращение времени пребывания эритроцитов в крови (на 12—24-м месяце) при сохранении числа эритроцитов и содержании гемоглобина в пределах контрольных значений (табл. 2). Это могло указывать па скрытое напряжение эритропоэза для компенсации сокращения продолжительности жизни эритроцитов и поддержания увеличенной скорости обновления эритроцитов.
Оценка костно-мозговой продукции эритроцитов показала статистически значимое ее увеличение, сохранявшееся в течение всего второго года облучения. Тем не менее качество эритроцитов (насыщенность гемоглобином, кривые Прайс—Джонса) не ухудшалось. К концу третьего года все показатели были в пределах нормы.
Со стороны белой крови отмечали стойкое снижение лейкоцитов и нейтрофилов на протяжении всего третьего года облучения. Продолжительность пребывания гранулоцитов была снижена. К концу третьего года облучения костно-мозговая продукция гранулоцитов в группе, имевшей суммарную дозу воздействия 5,7 Гр, снизилась примерно наполовину. Осмотическая стойкость лейкоцитов была сниженной на протяжении последних 2,5 лет наблюдений. В отличие от показателей красной крови, которые нормализовались на протяжении третьего года облучения, в белой крови продолжала к этому сроку нарастать недостаточность миелопоэза. Изменения показателей красной крови в условиях слабого хронического воздействия были менее выраженными и восстанавливались быстрее, явно отдавая приоритет восстановлению эритропоэза. Авторы пишут о возможном дефиците стволовых клеток и их направленной дифференцировке в эритроидном направлении.
Таблица 2. Сроки (в месяцах) выявления статистически достоверных отклонений в цитокинетических показателях эритропоэза и лейкогранулопоэза у собак на протяжении трехлетнего хронического радиационного воздействия в малых дозах (наша обработка данных А. В. Илюхина и др.)
Показатель Эритропоэз Лейкогранулопоэз Увеличение Снижение Увеличение Снижение Число клеток в периферической крови 4-12 (ретикулоциты) — 24-36 Период циркуляции клеток в крови 12-24 32 Скорость обновления клеток в крови 24 32 Костно-мозговая продукция зрелых клеток 12-24 36 Качество зрелых клеток 12-36 Число клеток костного мозга общее 28-36 24-36 Скорость обновления клеток костного мозга 28 28-26 (до 2 раз) То же для отдельных властных форм 24-32 Длительность генерационного цикла 28 (G1) 28-36(G1, S, G2) Костно-мозговой резерв 5-36 Эти заключения авторы подтверждают анализом и непосредственных изменений костного мозга указанных собак. Средняя продолжительность генерационного цикла миелоидных элементов изменялась существенно — почти в 2 раза. В отличие от цикла эритроидных элементов (где статистически достоверно сокращалась лишь стадия G1) здесь укорачивались все стадии интерфазы клеточного цикла. С помощью пирогеналовой пробы обнаружили снижение костно-мозгового резерва гранулоцитов у большинства собак в большинстве сроков исследований, в то же время не выявлено уменьшение резерва эритроидного ростка.
Таким образом, обобщая данные о состоянии кроветворения в период длительного слабого хронического воздействия радиации и в период отдаленного пострадиационного восстановления после острых и многократных облучений, можно заключить, что наиболее характерным для гемопоэза было явное или скрытое напряжение эритропоэза, в значительной мере определявшее состояние периферической крови и клеточность костного мозга. Значительную роль при этом играет сокращенная продолжительность жизни эритроцитов. Основной вклад в пополнение клеточности костного мозга после экстремальных воздействий вносят процессы пролиферации и дифференцировки морфологически не различимых стволовых клеток костного мозга. Они обладают чрезвычайными потенциями к пролиферации и имеют другие возможности усиления продуктивности отдельных ростков кроветворения.
Регуляция размножения и дифференцировки кроветворных клеток
В связи с успехами исследования процессов кроветворения и функциональных возможностей стволовых клеток при использовании метода селезеночных колоний и культур на полутвердых средах и других методов представления о регуляции путей их пролиферации и дифференцировки существенно изменились.
Экспериментально подтвердилось существование единой полипотентной стволовой клетки, способной к дифференцировкам по всем направлениям гемопоэза, включая лимфопоэз (рис. 3). Казалось бы, это непосредственно доказывает правильность исходного положения о конкуренции различных ростков кроветворения за направление дифференцировки стволовой клетки в соответствии с потребностями организма. Однако вопрос оказался значительно сложнее.