Десинхроноз в популяции обновляющейся ткани при нормальном и инвертированном освещении Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

Электронный научно-образовательный вестник "Здоровье и образование в XXI веке" №12, 2007 г. (Т. 9)

ДЕСИНХРОНОЗ В ПОПУЛЯЦИИ ОБНОВЛЯЮЩЕЙСЯ ТКАНИ ПРИ НОРМАЛЬНОМ И ИНВЕРТИРОВАННОМ ОСВЕЩЕНИИ

Маркина В.В., Кузин С.М.

Московский государственный медико-стоматологический университет, Москва.

Временная организация пролиферативной активности в обновляющихся тканях проявляется в суточных ритмах размножения клеток. В определенное время суток под действием митогенных ростовых факторов происходит массовый выход клеток в митотический цикл, образуется "волна пролиферации", которая синхронно проходит по разным стадиям цикла, формируя последовательно суточный ритм ДНК-синтезирующих клеток и митозов. Необходимым условием формирования таких ритмов является временная согласованность (синхронизация) процессов, происходящих в организме на разных уровнях организации друг с другом и с внешним фотопериодическим датчиком времени. Между тем, исследования суточных ритмов размножения клеток показывают, что во всех обновляющихся тканях определенная часть клеток пролиферативного пула вступает в митотический цикл и делится на минимуме ритма, в самое неблагоприятное для размножения время, когда вместо митогенной стимуляции на клетки действует комплекс ингибирующих пролиферацию факторов. "Размывание" ритма митозов возможно за счет асинхронности вступления клеток пролиферативного пула в митотический цикл или их продвижения по циклу.

В работе изучали степень синхронизации клеток эпителия пищевода мышей при формировании ритма пролиферативной активности в условиях нормального и инвертированного освещения.

Для изучения ритмов ДНК-синтезирующих и делящихся клеток животных забивали в течение 2-х суток с трехчасовыми интервалами. За час перед забоем вводили тимидин -3[Н]. Готовили гистоавторадиографические препараты, на которых определяли митотический индекс, индекс меченых ядер, а также количество клеток, синтезирующих ДНК или делящихся в периоды активной и пассивной фаз ритмов. Параметры митотического цикла изучали в популяциях клеток, делящихся в разное время суток. Для этого животным в 2 и 14 часов (максимум и минимум суточного ритма ДНК-синтезирующих клеток при нормальном освещении) вводили тимидин -3[Н] и забивали с интервалами 1-3 часа в течение 32 часов после инъекции. На авторадиографических препаратах определяли долю меченых митозов среди всех делящихся клеток. Параметры митотического цикла определяли методом Квастлера-Шермана. Были выполнены четыре серии экспериментов: при нормальном фоторежиме (свет с 8.00 до 20.00 часов) и через 5, 10, и 17 дней после инверсии освещения (свет с 20.00 до 8.00 часов).

Полученные данные показывают, что в эпителии пищевода мышей имеются суточные ритмы синтеза ДНК и деления клеток. После фотоинверсии ритмы перестраиваются в соответствие с новыми условиями освещения посредством их фазового сдвига с уменьшением 24-часового периода ритма (сдвиг "влево") со средней скоростью 0,5 часа за сутки. Независимо от режима освещения и длительности фотоинверсии, доля клеток, синтезирующих ДНК или делящихся в активную фазу ритма, существенно не меняется и составляет около 70% (70% для ДНК-синтезирующих клеток в контроле и 65%-68% при инверсии освещения; 67% для делящихся клеток в условиях нормального и 72-78% - измененного фоторежима). Таким образом, примерно 30% пролиферирующих клеток не подчиняется митогенному регуляторному воздействию и делится на спаде митотической активности. Изменение внешнего фотопериодического датчика времени и рассогласование ритмов внутри организма, связанное с разной скоростью их перестройки в период адаптации к новым условиям освещения, не увеличивает десинхроноз клеточной популяции. Это позволяет сделать вывод о том, что гетерогенность временной организации является относительно постоянной величиной, характерной для клеточной популяции, а формирование суточного ритма пролиферации в значительной степени происходит под действием внутрипопуляционных механизмов синхронизации клеток.

Изучение кинетики клеток и параметров их жизненного цикла свидетельствует о достаточно жесткой детерминированности процессов, происходящих в митотическом цикле. Независимо от времени суток и фоторежима, клетки, вступившие в митотический цикл, синхронно проходят его периоды и вступают в деление. Средняя продолжительность цикла и его фаз существенно не меняется при инверсии освещения. Суточные колебания длительности фаз цикла более значительны, чем изменения этих показателей, вызываемые фотоинверсией. Наибольшие изменения наблюдаются в скорости прохождения S-периода. Длительность S-периода уменьшается на максимуме пролиферативной волны (до 5,8 часа) и увеличивается на минимуме (до 8,3 часа). То есть различия достигают 2,5 часов или более 40%.

Анализ результатов позволяет сделать вывод о том, что базальный слой эпителия пищевода представляет собой гетерогенную неравновесную во временном отношении клеточную систему. Под действием клеточно-популяционных механизмов саморегуляции формируется суточный ритм пролиферации и достигается состояние динамического равновесия, что обеспечивает устойчивость системы. Нейро-гуморальная регуляция со стороны организма создает условия для ее интеграции в единую временную структуру организма и возможность адаптации при изменении внешнего фотопериодического датчика времени.

Материалы VIII Международный конгресс «Здоровье и образование в XXI веке; концепции болезней цивилизации»

Стр. [495]