Инал Акоев - Биофизика познает рак
При нормальном кроветворении абсолютное большинство стволовых клеток находится вне клеточного цикла (период G0 или длительный период G1). Стабильное поддержание величины отдела стволовых клеток обеспечивается небольшой долей клеток, вступивших в митотический цикл. В случае уменьшения отдела стволовых клеток в пролиферацию может вовлекаться вся популяция сохранившихся стволовых клеток. При этом время удвоения популяции стволовых клеток оказывается очень коротким, порядка 15—20 ч. По данным ряда авторов, укорочение или удлинение стадии G1 стволовых клеток соответственно сопровождается пролиферацией (т. е. оставлением в пуле стволовых клеток) или дифференцировкой (т. е. уходом в последующие отделы).
Следовательно, основной вклад в восполнение дефицита клеточности костного мозга вносит пролиферация морфологически неразличимых клеток и потому исследование регуляции их численности и регуляции выбора направления дифференцировки является чрезвычайно важным. К сожалению, в этих вопросах еще очень много неясного.
Как решается для стволовых клеток первый выбор направления дифференцировки (в сторону лимфопоэза или миелопоэза), тоже неясно. По многочисленным данным, в опытах на собаках и обезьянах аллогенная кроветворная ткань вызывала появление огромного количества лимфоцитов, специфически иммунных против реципиента, при полной или частичной блокаде остального кроветворения. Следовательно, возможно переключение части стволовых клеток с эритроидного на лимфоидный путь дифференцировки. Характер дифференцировки кроветворной ткани в условиях трансплантации указывает на конкуренцию миелоидных и лимфоидных клеток за общий предшественник. У полицитемических радиохимер, у которых снижен эритропоэз, ускоряется восстановление лимфопоэза. Приведенные нами данные о существенной задержке пострадиационного восстановления числа лимфоцитов в крови человека в период, когда эритропоэз напряжен, также свидетельствуют о конкурентных отношениях ростков кроветворения. Об этом непосредственно говорит и проведенное нами изучение соотношений в морфологически различаемых клетках разных ростков костного мозга у облучавшихся собак.
Тем не менее некоторыми учеными предполагается, что направление дифференцировки стволовых клеток или закреплено генетически постоянно, или осуществляется стохастически, в обоих случаях — независимо от запросов организма. Возможным доказательством этого может служить одно и то же распределение маркерных клеток по разным росткам гемопоэза при изменении общих запросов организма.
В связи с изложенным, вероятно, более правильно считать существование конкурентных отношений между ростками кроветворения за преимущественную продукцию конечных зрелых форм клеток, а не примат дифференцировки полипотентной стволовой клетки в тот или иной росток гемопоэза. При этом влияние дальнодействующей для гемопоэза регуляции с целью реакций на запросы организма в экстремальных ситуациях может осуществляться не только через поэтинподобные регуляторы, но и через микроокружение в локальных участках гемопоэтических тканей, которое может зависеть также от запросов организма. Эритропоэтин для красного ростка и колониестимулирующий фактор для гранулоцитарного ростка стимулируют пролиферацию клеток и укорачивают средний период генерации клеток. При этом удлинение или укорочение стадии G1 клеточного цикла может определять уход клеток в пролиферацию или дифференцировку (рис. 4). В случае вступления клетки в деление сокращается генерационный цикл и клетка не успевает осуществить дифференцировку. Пролиферация прекращается, как только весь объем микроокружения окажется занятым стволовыми клетками.
Таким образом, исследования реакции отдела стволовых клеток на экстремальные воздействия и пострадиационные изменения гемопоэза позволили показать ряд общих закономерностей в реакции этой системы на экстремальные воздействия и в процессах последующего восстановления.
Влияние запросов организма на гемопоэз осуществляется дальнодействующей регуляцией посредством гуморальных факторов. Поэтому следует кратко рассмотреть отдельные радиационные изменения со стороны эндокринной и других систем организма.
Другие проявления отдаленных радиационных последствий в предпатологический период
Обобщение и анализ остаточных и отдаленных последствий воздействия радиации проводились неоднократно. Наряду с изменениями в системе крови, изложенными выше, отмечались последствия и в других системах организма.
К ним в первую очередь необходимо отнести нарушения иммунологической реактивности, проявляемые наиболее четко в снижении устойчивости к инфекционным агентам. Так, устойчивость к живому возбудителю газовой гангрены и его токсину в экспериментах была снижена у мышей через 190 сут, а у крыс — через 150 сут после воздействия радиации.
Имеются также данные, что для полного восстановления иммунобиологической реактивности у облученных грызунов необходимы чрезвычайно длительные сроки, составляющие значительную часть всей нормальной продолжительности жизни животных. Это хорошо соответствует изложенным выше данным о длительной задержке восстановления лимфоидной и гранулоцитарной части кроветворения после облучения.
Цикл исследований был выполнен нами на собаках через 190 сут после окончания многократного воздействия (осуществлявшегося в 2—4 приема на протяжении 2,5—14 мес) при полном клиническом благополучии животных и гематологических показателях в пределах видовой нормы к моменту исследования. О скрытой неполноценности восстановления крови можно было только предполагать: число лейкоцитов несколько ниже, чем в контроле, фагоцитарная активность лейкоцитов (число фагоцитирующих клеток) и фагоцитарный индекс (количество микробов на один фагоцит) недостоверно выше, а абсолютный фагоцитарный показатель (число введенных в кровь клеток золотистого стафилококка, фагоцитированных лейкоцитами 1 мм3 крови) был на 25% ниже контрольного уровня. Кроме того, у одной из собак при некотором снижении числа эритроцитов обнаружена в 1,75 раза более высокая суммарная продуктивность эритропоэза. Следовательно, отмечалась типичная картина скрытого напряжения гемопоэза, прикрытого стандартными показателями периферической крови в пределах видовой нормы или несущественно отличаясь от нее.
Эффективной проверкой состояния систем организма собак спустя 190 сут после окончания многократного воздействия радиации являлась реакция на травматическое повреждение и скорость посттравматической регенерации. С этой целью на спину собак в области между лопатками наносили кожную рану путем отсечения кожного лоскута. Рану антисептической обработке не подвергали. Оценивали период времени, необходимый для уменьшения площади раневой поверхности наполовину. Период полурепарации раны у ранее облучавшихся собак был больше, чем у контрольных животных, имея тенденцию к возрастанию с увеличением суммарной дозы облучения. Количество лейкоцитов, участвовавших в фагоцитозе введенного в кровь золотистого стафилококка, у некоторых животных резко увеличилось, в 1,5—2,5 раза превысив исходный уровень. У ранее облучавшихся собак, наоборот, отмечено уменьшение почти в 2 раза исходного и контрольного уровней фагоцитарной активности лейкоцитов. Еще большие различия выявлены в абсолютном фагоцитарном показателе: например, на 21-е сутки после ранения он был равен у контрольных животных 29,8 тыс., а у облученных собак — 5,5 тыс. микробных тел, фагоцитированных лейкоцитами 1 мм3 крови.
В экспериментах на облученных мышах с закрытым переломом костей голени или стандартной кожной раной также обнаружено замедление посттравматической регенерации, в том числе и в случае, когда животным наносились травмы через месяц после четырехкратного с месячным интервалом облучения в несмертельных дозах. Относительная величина удельного замедления репарации при заживлении костной ткани была больше, чем кожной.
Сниженную устойчивость собак к повторному воздействию радиации наблюдали через 10 мес после окончания многократного воздействия радиации.
Известно, что изменения со стороны центральной нервной системы могут отмечаться у перенесших лучевое воздействие в течение длительных периодов времени. Более того, со временем они у ряда лиц могут быть более выраженными. У некоторых лиц, подвергавшихся субтотальной рентгенотерапии, явления астенизации прогрессивно нарастали в течение 3—4 лет и в дальнейшем на протяжении 5—7 лет и более перерастали в симптомы органического поражения нервной системы.
К последствиям, для которых характерен длительный латентный период после воздействия радиации, относят дегенеративно дистрофические и склеротические изменения в различных органах и системах. Атрофические, склеротические и язвенные изменения слизистой желудочно-кишечного тракта, циррозы печени, нейросклерозы и др. В. Н. Стрельцова и Ю. И. Москалев относят к неопухолевым формам поздних эффектов действия радиации. О развитии в поздние сроки радиационных функциональных и морфологических изменений эндокринных желез сообщалось в ряде работ. В. В. Шиходыров и соавторы отмечают некоторые различия в реакции ткани на грубое структурное поражение (обычно в критических органах) и на менее выраженное поражение (обычно в некритических органах). В обоих случаях изменения не зависят от характера поврежденного агента.
