Пероксигеназные процессы и лейкозогенез

УСПЕХИ СОВРЕМЕННОЙ БИОЛОГИИ, 2003, том 123, №2, с. 147–160

 

УДК 577.352.38 + 616.155.392

ПЕРОКСИГЕНАЗНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ЛЕЙКОЗОГЕНЕЗ

© 2003 г. Б. Н.Лю

Казахский национальный технический университет им. К. Сатпаева, Алма-Ата, Казахстан

Высокая чувствительность гемопоэтических клеток к радиационным, прооксидантным и другим лейкозогенным воздействиям связана с некоторыми их морфологическими и энергетическими осо­бенностями. В основе этой чувствительности - малое, минимально необходимое количество дейст­вующих митохондрий и соответственно повышенные внутриклеточные уровни рО2 и активных форм О2 (АФК), требуемые в норме для устойчивого окислительного митогенеза клеток. При ос­лаблении или нарушении митохондриального дыхания такое состояние усугубляется и относитель­но легко наступает окислительный стресс - необходимое условие для индукции и поддержания лейкозогенеза. Способность лейкозных клеток продолжить прерванную в них дифференцировку объ­яснена возможностью дифференцировочных агентов прямо или косвенно влиять на уровень АФК и изменять АФК-зависимую транскрипцию генов дифференцировки. Антиоксидантная терапия в целом подтверждает кислородно-перекисную концепцию лейкозогенеза.

НЕКОТОРЫЕ ИСХОДНЫЕ ФАКТЫ

И ПОЛОЖЕНИЯ

Развитие лейкозов при лучевых и других лейкозогенных воздействиях, как известно, связано со злокачественным системным заболеванием кроветворной ткани, нарушением кроветворе­ния, выражающемся в разрастании незрелых па­тологических клеточных элементов. В зависимо­сти от того, какие из этих элементов преоблада­ют, различают разные виды этой патологии. Общепризнанным считается представление, со­гласно которому наиболее реальными клетками-мишенями для лейкозной трансформации явля­ются полипотентные стволовые кроветворные клетки (ПСКК) и клетки-предшественники отдельных ростков кроветворения. Причины высо­кой чувствительности этой категории клеток к различным лейкозогенным факторам достовер­но еще не выявлены, и единого мнения на этот счет у исследователей пока нет.

В связи с развиваемой нами общей кислородно-перекисной концепцией развития, старения, канцерогенеза и апоптоза [27, 28, 30, 33] было выдвинуто представление о существовании "специали­зированных" диапазонов дисбалансов D (ПО - АО) между их прооксидантной (ПО) и антиоксидантной (АО) составляющими в клетках живого орга­низма. В частности, выделены следующие услов­ные диапазоны значений D (ПО - АО), которым соответствуют и/или от которых зависит кон­кретное состояние клетки. В пределах дисбалан­сов DИ (ПО - АО), DП (ПО - АО) и DК (ПО - АО) реализуются соответственно состояние покоя (ин­терфаза), пролиферация (окислительный митогенез) и канцерогенез; при дисбалансе DЦ (ПО - АО) происходит окислительный цитолиз, а в диапазо­не дисбалансов DА1 (ПО - АО) и DА2 (ПО - АО) – апоптозы соответственно типа А1 и А2 [27]. В со­кращенном обозначении указанные дисбалансы располагаются в последовательности

DИ < DП < DА1 < DК < DА2 < DЦ.

Постулируется, что лейкозогенез как один из видов проявления канцерогенеза развивается при наличии в клетке дисбаланса DЛ (ПО - АО), аналогичного по сути (по значениям и вызываемым им последствиям) DК (ПО - АО). Почему и как возникает такое состояние в гемопоэтических клетках, это - принципиальные вопросы, на кото­рые желательно найти ответы, чтобы обосновать кислородно-перекисньй механизм лейкозогене­за. В данной работе мы попытались высказать на этот счет некоторые соображения, представляю­щиеся достаточно логичными и разумными.

Согласно общей кислородно-перекисной кон­цепции канцерогенеза [33] для индукции и разви­тия лейкозогенеза в ПСКК и стволовых клетках в начальных стадиях коммитирования их в опре­деленном направлении дифференцировки долж­ны быть относительно гипероксические условия. Последние могут быть созданы, прежде всего, за счет малого числа действующих митохондрий. Такие принципиально важные данные в обобщен­ном виде нам пока не встретились, но отдельные факты известны. На низкое содержание митохон­дрий в стволовых и эмбриональных клетках ука­зывается, например, в работе [114]. Сходная кислородно-перекисная ситуация может возникнуть и в случае сосредоточения митохондрий (даже при достаточном их количестве) преимущественно в околоядерной зоне, где эти органеллы относи­тельно примитивны в структурно-функциональ­ном отношении, не являются полноценными "устройствами" для активного потребления О2 и гене­рации АТФ [44,52].

Прежде чем продолжить лейкозную тему, представляется важным остановиться на вопросе о состоянии и специфике энергетического обме­на в зрелых форменных элементах крови, в част­ности, в моно - и полинуклеарных фагоцитах, предполагая, что для их недифференцированных предшественников характерна та же специфика энергетики. Функции фагоцитов и такой их фено­мен как "кислородный (дыхательный) взрыв" оп­ределяются структурно-морфологическими и не­которыми другими их особенностями. Так, у дан­ных видов лейкоцитов отсутствуют митохондрии или их очень мало [35,42], а они, как известно, яв­ляются основными потребителями О2 в клетке. В этой ситуации почти автоматически должны обеспечиваться низкий уровень утилизации О2 и соответственно относительная внутрифагоцитарная гипероксия.

Подобная информация приводилась в литера­туре и раньше. Например, отмечалось, что, по сравнению с большинством других типов клеток животного организма, вообще всем лейкоцитам присущи не интенсивное дыхание, а интенсивный гликолиз. Об этом свидетельствуют величины отношений коэффициентов Варбурга и : для большинства клеток взрослой ткани их отно­шение <1, для лейкоцитов же, как и для клеток эмбриональной и раковой тканей, эта величина всегда >1, что согласуется со сравнительно ма­лым числом митохондрий в белых клетках крови, особенно в лимфоцитах [23,26].

Указанные приспособительные изменения имели определенный биологический смысл, и сейчас кажется очевидным, что они понадобились в ходе эволюции для выполнения эффекторными клетками защитных функций путем выработки концентрированного "окислительного удара" про­тив инородных тел в организме. Стимуляция этих клеток вызывает всплеск независимого от митохондриального дыхания потребления О2, приво­дящий к образованию и секреции повышенного количества высокоактивных прооксидантов , Н2О2, .

По современным представлениям, функцию синтеза активных форм кислорода (АФК) выпол­няет активируемая протеинкиназой С (ПКС) и арахидоновой кислотой НАДФ.Н-оксидаза - спе­циализированный ферментативный комплекс, ло­кализованный на внутренней поверхности плазматической мембраны [14, 104]. НАДФ-Н-оксидаза катализирует реакцию окисления НАДФ. Н до НАДФ+ и одновременно одноэлектронного вос­становления О2 до путем переноса электронов от НАДФ. Н с внутренней стороны мембраны к О2 на наружной ее стороне [18, 61]:

2НАДФ. Н + 4О2 ® 2НАДФ+ + 4 + 2Н+.

В данном варианте механизма речь идет об ис­пользовании внеклеточных молекул О2 для син­теза АФК на внешней поверхности плазматичес­кой мембраны фагоцитов, т. е. фактически вне этих клеток. Однако образование повышенного количества АФК будет, очевидно, недостаточно эффективным, если приток О2 к клеткам по той или иной причине станет неустойчивым и нена­дежным. Мы полагаем поэтому, что должен су­ществовать дополнительный механизм, поддер­живающий образование и секрецию АФК за счет создания необходимых для этого условий внутри самих эффекторных клеток. Одним из основных таких условий должна быть указанная выше вну-трифагоцитарная гипероксия, которая, естест­венно, невозможна в присутствии множества кон­курирующих за кислород митохондрий. Генерируемые и его производные, в частности Н2О2, могут свободно проникать из клетки через мемб­рану во внеклеточное пространство и в кровяное русло [87], причем скорость их диффузии через плазматическую мембрану зависит от типа кле­ток и находится в пределах 0.02-0.4 см/мин [51]. Часть же продуцируемых внутри эффекторов АФК используется для собственно фагоцитоза [1 13].

Ввиду ограниченности митохондриального дыхания все необходимые энергетические затра­ты в фагоцитах обеспечиваются в основном за счет гликолиза. Так, трансформация моноцитов в макрофаги сопряжена с возрастанием утилиза­ции глюкозы и продукции молочной кислоты. Да­же в аэробных условиях 90% энергии для фагоци­тоза полиморфноядерные лейкоциты получают не от дыхания, а в результате гликолиза, поэтому ингибиторы гликолиза (йодацетат, фторид) легко и полностью блокируют в них фагоцитоз и другие клеточные процессы. Ими блокируется также ци­толиз клеток-мишеней лимфоцитами-киллерами [41]. Кстати, глюкоза необходима и для функци­онирования НАДФ. Н-оксидазы: при активации последней падает концентрация НАДФ-Н в клетке, что стимулирует окисление глюкозы че­рез гексозо-монофосфатный шунт, поставляю­щий НАДФ. Н в фагоцитах [см. 38].

Уменьшение общей мощности митохондрий в микро - и макрофагах и, вероятно, в их предшест­венниках, создавая в принципе условия для накоп­ления О2 и использования его в целях поддержки "кислородного взрыва" изнутри фагоцитов, одно­временно придает указанным клеткам такие ка­чества, как повышенная радиочувствительность, приближенность к состоянию развития избыточ­ного ПОЛ. Следовательно, в данном случае новая полезная для организма функция приобретена эффекторными клетками в какой-то мере в ущерб их собственной безопасности - ведь с точ­ки зрения кислородно-перекисной концепции онкогенеза они уже "подготовлены" к восприятию канцерогенных воздействий и злокачественной трансформации, если находятся в состоянии активной пролиферации.

Изложенным представлениям, казалось бы, противоречат сведения о том, что альвеолярные макрофаги в отличие от других их типов имеют хорошо развитый аппарат митохондрий [36]. Но это исключение естественно объяснить опять-та­ки адаптацией легочных макрофагов к функцио­нированию их при высоком рО2: утилизация О2 увеличенным количеством митохондрий не­сколько снижает слишком опасный уровень вну­триклеточной гипероксии и тем самым защищает макрофаги от их неминуемого окислительного разрушения. Поскольку по своему смыслу данная адаптация противоположна другой - созданию достаточной внутрифагоцитарной гипероксии для реализации "кислородного взрыва", то при установлении количества и размеров митохонд­рий достигается, по-видимому, определенный компромисс, позволяющий достичь обе указан­ные цели.

Представленная выше ситуация в моно - и по­линуклеарных фагоцитах преднамеренно рассма­тривается нами в упрощенном варианте, чтобы оттенить в них постулируемые принципиальные структурно-функциональные перестройки и свя­занные с ней последствия. В действительности же взаимосвязь многих внутриклеточных процессов, естественно, намного сложнее. Так, в неактивированном макрофаге большинство поглощенных им молекул О2, по-видимому, связывается специ­альными депонирующими соединениями (пред­положительно, ретиноидами), и в этом состоянии эффекторная клетка должна быть радиорезис­тентной. Однако после активации в момент быст­рого высвобождения депонированного О2, исполь­зуемого для образования АФК и окислительного повреждения чужеродных веществ, макрофаг ста­новится гипероксичным и, следовательно, радио­чувствительным.

Не известно, начинаются ли указанные выше перестроения уже на уровне предшественников дифференцированных лейкоцитов, в частности, на стадии бластных клеток, или же они присущи им изначально. Не исключено, что приспособи­тельный характер утраты ими всех или части ми­тохондрий для выполнения новых функций, в данном случае эффекторных, в принципе сходен с адаптивным процессом самоликвидации мито­хондрий при созревании эритробластов в эритро­циты с целью свободной, бесконкурентной реа­лизации в них "гемоглобинового" механизма де­понирования и транспорта О2. Однако высокая радиочувствительность стволовых клеток кост­ного мозга и пролиферируюших бластных кле­ток как будто бы указывает на то, что некоторые структурно-функциональные особенности, при­дающие им это О2-зависимое свойство, уже при­сутствуют в них.

По-видимому, по названным причинам ПСКК присуща хорошо известная исследователям по­вышенная чувствительность к различным лейкозогенным воздействиям [9] и, в частности, высо­кая радиочувствительность [40, 57]. Косвенным признаком повышенного рО2 и перекисного окисления липидов (ПОЛ) в нормальной крове­творной клетке костного мозга, обладающей практически неограниченной способностью к пролиферации, служат и данные об очень высо­ком уровне в ней циклического гуанозинмонофосфата [55]. Действительно, оксиданты различной природы (О2 воздуха, , гидроперекиси липи­дов, продукты метаболизма арахидоновой кисло­ты и др.) активируют гуанилатциклазу и, следова­тельно, повышают концентрацию гуанозинмонофосфата.

При лейкозной трансформации митохондрии в ПСКК и костно-мозговых клетках-предшествен­никах гемо - и лимфопоэза, как правило, подвер­гаются значительным негативным изменениям, что, в частности, выражается в набухании мито­хондриального матрикса, дезорганизации крист, разрыве оболочки митохондрий [101]. По данно­му признаку лейкозные клетки не отличаются от неопластических клеток другого вида. Гетероген­ность популяции ПСКК и, следовательно, разли­чие в них постулируемых пероксигеназных усло­вий не могут привести к одновременному тоталь­ному поражению всей популяции. Каждая из ее клеток будет изменяться по "индивидуальному" плану, а какая-то часть популяции вообще оста­ется неповрежденной. При этом пролиферация трансформированных клеток становится относи­тельно независимой от их микроокружения.

Лейкозогенез, таким образом, предлагается рассматривать как частный случай общего кислородно-перекисного механизма канцерогенеза [29, 33]. И при этой форме патогенеза основным пер­вичным объектом воздействия лейкозогенных факторов представляются митохондрии. Посту­лируемая нами количественная и/или функцио­нальная недостаточность этих органелл в ПСКК и их потомках предопределяет высокую чувстви­тельность названных клеток к негативным сдви­гам в дыхательном аппарате, с которыми связы­вается увеличение в них дисбаланса D (ПО - АО) с просто пролиферативного уровня DП (ПО - АО) до лейкозогенного DЛ (ПО - АО).

С позиций теории устойчивости кибернетиче­ских систем указанные выше особенности био­энергетики ПСКК и клеток на ранних стадиях гемопоэза должны означать, что они находятся как бы в состоянии неустойчивого динамического равновесия. Поэтому даже при малых возмущаю­щих воздействиях определенные клетки из гете­рогенного их состава могут сравнительно легко сходить с пути нормального кроветворения на развитие апоптоза, лейкозогенеза и других заболе­ваний их по кислородно-перекисному механизму. Как представляется нам, именно по этой, в основ­ном, причине увеличивается частота возникнове­ния, например, спонтанных лейкозов и ускоряется их развитие у мышей линии АКR под влиянием облучения 137СS в малой (1.2-2.4 сГр) низкоинтен­сивной дозе [7].

С учетом сказанного выше об особенностях биоэнергетики в ПСКК, клетках-предшественни­ках отдельных ростков кроветворения и в фаго­цитах вполне реальным представляется и путь ин­дукции лейкозогенеза, связанный с воздействием на кроветворные клетки микроокружения. Речь идет о ретикулярных клетках, образующих сет­чатую соединительную ткань, которая составля­ет основу кроветворных органов. Эти клетки от­носятся к ретикуло-эндотелиальной системе и об­ладают высокой фагоцитарной способностью. При наличии раздражающих факторов ретику­лярные клетки могут превращаться в активные макрофаги. В этом качестве они, продуцируя АФК, способны, очевидно, сравнительно легко увеличить в прилежащих к ним относительно гипероксичных уже кроветворных клетках значе­ние дисбаланса DП (ПО - АО) до лейкозогенного DЛ (ПО - АО). Иными словами, здесь достаточно вероятна реализация кислородно-перекисного механизма лейкозогенеза, индуцированного мак­рофагами самого кроветворного органа. Такое представление не удивительно в свете того, что нами в свое время [31-33] был обоснован "макрофаговый" механизм канцерогенеза, индуцируе­мого инородными телами.

В качестве активаторов клеток ретикулярной соединительной ткани стромы выступают, веро­ятно, различные колониестимулирующие факто­ры (КСФ), в частности гранулоцитов (КСФ-Г) и гранулоцитов-макрофагов (КСФ-ГМ). Влияя на О2-активирующие системы плазматической мем­браны этих клеток, КСФ могут усиливать генера­цию ими АФК. Во всяком случае так происходит in vitro при воздействии КСФ-Г на нейтрофилы, на поверхности которых имеются рецепторы к КСФ-Г. Показано и другое: "Восстановление функциональной активности нейтрофилов у де­тей с онкогематологическими заболеваниями в процессе терапии с использованием КСФ-Г про­исходит не в результате прямого воздействия на нейтрофилы, а на уровне вмешательства в про­цессы кроветворения в костном мозге" [21]. По данным другой работы [96], реактивные произ­водные О2, генерируемые ксантином и ксантиноксидазой, опосредуют синергизм КСФ-ГМ и фактора стволовых клеток, который усиливает митогенный эффект многих кроветворных фак­торов роста в отношении ранних кроветворных родоначальных клеток мыши. Предварительная обработка этих клеток АФК дозозависимо уси­ливала образование колоний под влиянием КСФ-ГМ, но не КСФ-Г. Как представляется нам, прямое или косвенное воздействие КСФ на ПСКК и их потомки призвано в норме стимулировать их окислительный митогенез. Однако иногда прояв­ляются негативные процессы, вызванные, глав­ным образом, избыточной продукцией АФК при указанной стимуляции, следствием чего и может быть излагаемый механизм лейкозогенеза.

Следует отметить, что гипотеза о причастнос­ти митохондрий в лейкозогенезу выдвигалась и раньше [109], однако, в кислородно-перекисном аспекте роль этих органелл в механизме лейкозо­генеза обсуждается, по-видимому, нами впервые. Приводимые ниже материалы призваны допол­нить эту концепцию, повысив в ее пользу уровень аргументации.

ИЗБЫТОЧНАЯ ПЕРОКСИГЕНАЦИЯ

В ГЕМОПОЭТИЧЕСКИХ КЛЕТКАХ:

ВОЗМОЖНЫЕ СЛЕДСТВИЯ

И ЛЕЙКОЗОГЕННАЯ НАПРАВЛЕННОСТЬ

Повышенный уровень ПОЛ при лейкозогенезе в значительной мере связан с прямым свободнорадикальным окислением липидов, естественным при слабой митохондриальной базе, и возникаю­щей соответственно внутриклеточной гипероксии. К тому же, в костном мозге больных остры­ми миело - и лимфолейкозом и хроническим миелолейкозом выявляется повышенная плотность сосудов [66], и неоваскуляризация здесь является, по существу, составной частью кислородно-пере­кисного механизма лейкозогенеза. Однако, судя по данным литературы, существенная доля избы­точного ПОЛ в лейкозных клетках определяется и ферментативными процессами липидной пероксидации, происходящими в норме в составе митогенного каскада, что отчетливо выявляется при подавлении этих процессов и зависимых от них эффектов.

В этом отношении демонстративны факты о мощном антипролиферативном действии ингиби­торов 5-липооксигеназы (5-ЛО) на злокачествен­ные гемопоэтические клеточные линии челове­ка. Так, если специфические липооксигеназные метаболиты арахидоновой кислоты лейкотриены В4 и D4 стимулируют пролиферацию злокачест­венных линий К-562, ЕМ-2, НL-60 и U-937, то пирипрост - специфический ингибитор 5-ЛО - обрати­мо подавляет пролиферацию этих лейкозных кле­ток на 95%. Ингибитор же циклооксигеназы индометацин не оказывал супрессорного действия [106]. Активаторы 5-ЛО, в частности, пероксиды жирных кислот, выступающие в данном случае в роли положительной обратной связи, должны, очевидно, способствовать пребыванию указанных лейкозных клеток в состоянии трансформации ввиду устойчивого поддержания в них повышен­ного, "лейкозогенного" уровня дисбаланса DЛ (ПО-АО).

Избыточные пероксигеназные процессы ток­сичны также для внутриядерных структур и функций лейкозных клеток. Объектами воздей­ствия АФК и продуктов ПОЛ являются ДНК и ядерные белки, в частности негистоновые. Так, у детей, больных острым лимфобластным лейко­зом, в ДНК лимфоцитов идентифицированы ти­пичные изменения азотистых оснований гидроксил-радикалами [102]. Особенно привлекатель­ными представляются факты о том, что частота мутации антионкогена р53 в гематологических но­вообразованиях статистически достоверно преоб­ладает над таковой в негематологических опухо­лях. По одной из версий, указанное различие мо­жет быть связано с отсутствием гипоксии в большинстве гематологических неоплазм [63]. Не отрицая такое объяснение, мы предлагаем несколько уточнить его, приняв "за основу" АФК-зависимость мутации р53. Как сообщалось в ряде работ [76, 103, 107], мутация гена р53 в клетках некоторых негематологических опухо­лей действительно вызывалась окислительным стрессом. Однако в гематологических злокачест­венных клетках, в частности лейкозных, с учетом изложенных выше митохондриально-энергетических их особенностей, такой стресс может быть более выраженным. В этих условиях мутации ге­на р53 при DЛ (ПО - АО) и должны быть более частыми, чем при DК (ПО - АО).

Окислительной модификации подвергаются, очевидно, и различные ферменты в ядре, теряя или, наоборот, повышая при этом свою актив­ность. Не обойтись, например, без упоминания такой особенности неопластических клеток, в том числе лейкозных, как часто отмечаемая в них повышенная активность теломеразы. Более того, имеются данные, что в гемопоэтических стволо­вых клетках, способных в норме экспрессировать теломеразу, в случае их злокачественной транс­формации происходит дополнительная экспрессия данного фермента в клетках-предшественниках [95]. В этой связи нами высказано предположение о зависимости транскрипции гена теломеразы, как и ряда других генов, от АФК - одного из возмож­ных механизмов реактивации теломеразного гена в условиях умеренно повышенного уровня в опу­холевых, нормальных гемопоэтических и, тем бо­лее, лейкозных клетках. Косвенно об этом свиде­тельствуют, на наш взгляд, некоторые факты (см., например, [93]).

Здесь, однако, обнаружены и парадоксальные случаи: несмотря на высокую активность теломе­разы, длина теломерных повторов в неопластиче­ских клетках уменьшается и теломеры в них ко­роткие. В частности, обратная корреляция между активностью теломеразы и длиной теломер пока­зана у больных с В-клеточным хроническим лимфоцитарным лейкозом. Короткие теломеры и высокая теломеразная активность связывались с более низкой средней выживаемостью этих боль­ных [62]. Одно из вероятных объяснений подоб­ных фактов видится в сказанном выше о месте и роли повышенной концентрации АФК в теломерной концепции. С одной стороны, АФК, похоже, причастны к усилению в злокачественных клет­ках экспрессии гена теломеразы, но с другой - способствуют укорочению теломер [13, 46, 94]. В зависимости от соотношения этих противопо­ложно направленных действий АФК результаты их могут оказаться неоднозначными, "противоре­чивыми", что иногда и фиксируется в ряде иссле­дований.

Не исключено, что среди модифицируемых в ядре ферментов при определенных ситуациях оказываются и эндонуклеазы. У детей 4-14 лет при остром лимфобластном лейкозе был установ­лен факт значительного снижения эндонуклеолиза ядерной ДНК. Это показано при исследовании проб периферической крови и костного мозга больных [15]. Снижение эндонуклеазной активно­сти и нарушение фрагментации ДНК, по мнению авторов этой работы, указывает на повреждение механизма клеточной гибели в данном случае лейкозных клеток. Ремиссия же острого лимфоб-ластного лейкоза сопровождалась нормализаци­ей эндонуклеазной активности как в клетках кро­ви, так и в клетках костного мозга.

В числе интересных материалов в пользу кис­лородно-перекисного механизма лейкозогенеза отметим также "бензольный" лейкоз, который, в конечном счете, оказывается АФК-индуциру-емым. По данным [105], возникающие в печени фенольные метаболиты бензола попадают в ко­стный мозг и превращаются в семихиноновые ра­дикалы и хиноны. Затем из них образуются АФК, поражающие тубулины, гистоновые белки, тело­меразу II, другие связанные с ДНК белки и саму ДНК. Поскольку канцерогенные метаболиты бензола фенольной природы (фенол, гидрохинон, катехол и др.) широко распространены в окружа­ющей среде, то они и могут быть причиной воз­никновения "спонтанного" лейкоза у человека по указанному механизму. Однако и в этом варианте "химического" лейкоза реально создание в клет­ках костного мозга пероксидазно-канцерогенезного состояния путем инактивации метаболитами бензола, прежде всего, дыхательных ферментов и ДНК митохондрий, весьма чувствительных, как известно, к химическим канцерогенам [см. 33].

О ФЕНОМЕНЕ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ

ЛЕЙКОЗНЫХ КЛЕТОК

Сложной для понимания остается другая часть обсуждаемой темы - взаимосвязь процессов, ве­дущих к лейкогенезу, с дифференцировкой нахо­дящихся на ранней стадии развития кроветвор­ных клеток. О сущестовании такой связи свиде­тельствует тот факт, что в ряде случаев во время лейкозной трансформации клеток усиливается их дифференцировка [см. обзор 75]. Казалось бы, по мере нормальной дифференцировки гемопоэтических клеток в них, как и в случае негемопоэтических, энергетическая ситуация должна склады­ваться в сторону возрастания содержания хорошо дифференцированных митохондрий [25, 114], усиления интенсивности митохондриального ды­хания и соответственно снижения уровней внут­риклеточного дисбаланса DП и ПОЛ, которые в норме необходимы для окислительного митоге-неза незрелых клеточных элементов кроветвор­ной системы. Однако развития событий только в таком направлении при дифференцировке гемо-поэтических и лейкозных клеток может и не быть, хотя бы из-за следующего принципиально­го различия: утрата контроля над собственным делением в случае большинства неоплазм либо "блокада", "арест" или просто остановка в своей дифференцировке на стадии клетки-предшественницы в случае лейкозов [16,71]. Как отмечает Абелев [1], "сохранение гемобластозом состоя­ния выраженной дифференцировки представля­ется загадочным и нелогичным".

Исходя из указанного существенного различия можно попытаться понять некоторые "страннос­ти" в поведении недодифференцированной лей­козной клетки под влиянием различных агентов и факторов, особенно тех, которые стимулируют рост нормальных негемопоэтических клеток. Речь, прежде всего, идет о том, что лейкозные клетки сохраняют в определенной степени чувст­вительность к контролирующим механизмам, ха­рактерным для нормальных клеток. На этом ос­новывается возможность индукции дифференци­ровки лейкозной клетки: остановленная в своей дифференцировке клетка может под действием многих веществ и соединений [1, 2, 68, 99], в том числе цитокинов, некоторых глюкокортикоидов, гидрокортизона, дексаметазона, эстрогенов, ин­сулина, цитостатиков, ретиноевой кислоты, каль­циферола, ростовых факторов, диметилсульфоксида, липо - и полисахаридов, низких доз радиа­ции, продолжить дифференцировку вплоть до терминальных форм.

Больше всего удивляет, судя по многочислен­ным литературным данным [72, 79, 90, 92], спо­собность лейкозных клеток дифференцировать­ся при воздействии на них форболовых эфиров (12-О-тетрадеканоилфорбол-13-ацетата - ТФА, форболмиристатацетата - ФМА), которые для большинства нормальных негемопоэтических клеток являются стимуляторами роста, опухоле­выми промоторами. Последние, как известно, че­рез определенные изоформы ПКС запускают цикл фосфатидилинозита, липо - и циклооксигеназный сигнальные пути как составные компо­ненты процесса активации пролиферации с повы­шенным образованием АФК и окисленных мета­болитов арахидоновой кислоты, т. е. приводят к возрастанию дисбаланса D (ПО - АО) - условия, необходимого для пролиферации, а не дифферен­цировки клетки. Почему же тогда в лейкозных клетках НL-60, К-562, U-937 и других при воздей­ствии на них указанными промоторами наблюда­ется обратная картина, т. е. индуцируется дифференцировочный фенотип? Точного ответа на этот вопрос пока нет. В этой ситуации, к тому же описываемой противоречивыми фактами, важно отнестись с пониманием к самым различным мне­ниям, даже и кажущимся маловероятными. С этих позиций наши представления тоже заслужи­вают внимания.

Начнем с того, что в отличие от негемопоэти­ческих клеток, в которых переход к "канцерогенезному" дисбалансу DК происходит, скорее все­го, со стадии пролиферации, т. е. из состояния, не­обходимого для опухолевой трансформации, в гемопоэтических клетках возрастание дисбалан­са D (ПО - АО) до лейкозогенного уровня DЛ (при возникновении соответствующих лейкозогенных условий) идет, вероятно, непосредственно с одно­го из ранних этапов их дифференцировки. Этот момент представляется нам принципиальным. Как известно, дифференцировочный процесс яв­ляется многоэтапным и перемежающимся с деле­нием клетки. На каждом этапе происходят измене­ния в транскрипции и трансляции, реализующие определенную часть программы дифференциров­ки и создающие необходимые предпосылки для перехода к следующему этапу. Этот принцип пол­ностью относится и к гемопоэтическим клеткам. Дифференцировку последних можно считать "окислительной дифференцировкой" (по анало­гии с окислительным митогенезом), поскольку она происходит при повышенных кислородно-перекисных условиях (см. выше). Далее, мы предла­гаем обсудить следующие два возможных вариан­та АФК-зависимого развития событий.

1-й вариант. В результате лейкозогенных воз­действий в гемопоэтической клетке устанавлива­ется "лейкозогенный" дисбаланс DЛ, причастный к трансформации ее в направлении неконтроли­руемой пролиферации. Последняя, будучи свя­занной с дифференцировкой по неантагонистиче­скому, триггерному принципу, останавливает ее на стадии дифференцировки клетки-предшест­венницы. В описываемой ситуации воздействие на лей­козные клетки агентами и факторами, так или иначе снижающими дисбаланс DЛ, может приво­дить к апоптозу А1. Примером здесь могут слу­жить работы по индукции апоптоза клеток НеLа [110]. При более же сильном снижении дисбалан­са DЛ блокада дифференцировки должна устра­няться и дифференцировочный процесс может быть продолжен. Напротив, воздействие на лей­козные клетки агентами и факторами, усиливаю­щими в них окислительный стресс, приводит, с нашей точки зрения, к апоптозу А2 или окисли­тельному цитолизу. К числу таких фактов мы относим, например, данные по апоптозу клеток НеLа [73,81] и U-937 [91].

Возвращаясь в связи первым вариантом меха­низма к дифференцировочным потенциям форбо­ловых эфиров, выскажем следующее предположе­ние. В лейкозных клетках и их предшественниках семейство изоферментов ПКС, характеризующих­ся тканевой спцифичностью, представлено пре­имущественно теми, которые под влиянием эфи­ров форбола способствуют активации дифференцировочных процессов, а не пролиферативных, как в большинстве других типов клеток. Таким изоферментом, возможно, является, ПКС-b. Некоторые субтипы ПКС-b имеют ядерную локали­зацию и с ее экспрессией под влиянием форболо­вых эфиров связывают антипролиферативное действие последних на лейкозные клетки [82]. Весьма любопытны и следующие данные, хотя и не имеющие конкретного отношения к проблеме лейкоза. Как оказалось, ТФА в ультранизких концентрациях 10-18–10-7 М ингибирует ПОЛ в биологических мембранах мозга, активируя ПКС. Последняя в тех же сверхнизких дозах наря­ду с киназными свойствами обладает свойствами "антиоксидантного" фермента [48]. Не исключе­но, что в процессе эволюции и гемопоэтические клетки, в том числе ведущие к созреванию фаго­цитирующих клеток, тоже приобрели способ­ность к ПКС-зависимому ограничению окислительного митогенеза, но индукции дифференци­ровки и не обязательно при сверхнизких дозах. Такая дифференцировка, прерванная в связи с из­быточным окислительным стрессом и лейкозогенезом, могла бы при действии ТФА продолжить­ся вследствие устранения им, в частности, АФК-зависимых ограничений.

Данные о прямом или косвенном участии дру­гих названных выше "дифференцирующих" аген­тов и факторов в снижении дисбаланса D (ПО—АО) в лейкозных клетках нам не известны. Однако по­воды, хотя и слабые, для возможного действия не­которых из них в таком направлении имеются. Действительно, ретиноиды, включая ретиноевую кислоту, известны как антиоксиданты. У эстроге­нов чаще отмечают прооксидантные свойства, но в случае эстрадиола, эстриола и метоксиэстрогена наблюдается только антиоксидантный эффект [84]. Рецепторы глюкокортикоидов могут локализоваться в митохондриях клеток. Эти гормоны способны наряду с действием на транскрипцию ядерных генов влиять и на транскрипцию митохондриальных генов, обеспечивая координирован­ную гормональную регуляцию биосинтеза дыха­тельных ферментов. Косвенно это должно отра­жаться на интенсивности дыхания и значении внутриклеточного D (ПО - АО). Такие данные по­лучены, правда, в отношении митохондрий клеток головного мозга крысы [89]. Диметилсульфоксид проявляет себя как антиоксидант, перехватывая радикалы , что хорошо коррелирует со спо­собностью его подавлять превращение нормаль­ных клеток в опухолевые [78].

Инсулин оказывает стимулирующее действие на аденилатциклазу путем передачи гормонального сигнала, предположительно, в последовательности: рецептор – тирозинкиназа – Gi(bg) - фосфатидилинозитол-3-киназа – ПКС (форболнечувствительная изоформа x) – Gs-белок – аденилатциклаза - циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) [58]. Здесь важно отметить, что в лейкозных клетках низки активность аденилатциклазы и содержа­ние цАМФ [55] соответственно и низок уровень цАМФ в плазме крови больных гемобластозами [47]. Способность же инсулина повышать содер­жание цАМФ приводит, вероятно, в действие че­рез механизм фосфорилирования стимуляцию со стороны цАМФ активности дыхательных фер­ментов митохондрий [37,97], что должно усилить потребление О2 этими, хотя и немногими, органеллами и снизить тем самым внутриклеточный уровень рО2 и дисбаланс D (ПО - АО). Между прочим, в отличие от соматостатина, его аналог SMS 201995 блокирует пролиферацию клеток ли­нии Jurkat (Т-клеточного лейкоза), активируя в них аденилатциклазу и повышая уровень цАМФ [70]. В этом качестве указанное соединение, воз­можно, обладает и дифференцирующим действи­ем на лейкозные клетки.

2-й вариант. Необходимость в нем возникла в связи с данными, не укладывающимися в положе­ния предыдущего варианта. Например, при воздействии диметилсульфоксидом или ТФА на клетки НL-60 и U-937 в них усиливается образова­ние , что коррелирует с индукцией дифферен­цировки этих клеток [90]. Обработка клеток U -937 дибутирил-цАМФ (500 мкМ) в течение 48 ч приводила их к дифференцировке в зрелые гранулоциты, при этом активировалось образование и Н2О2 [80]. В указанных случаях в лейкоз­ных клетках устанавливается "дифференциро­вочный" дисбаланс DД который несколько пре­вышает DЛ но он все же меньше, чем DА2 и тем более DЦ, т. е. DЛ < DД < DА2 < DЦ. Далее вступает в действие соответствующий диапазону дисбалан­са DД АФК-зависимый механизм регуляции транскрипционными процессами.

Не исключено, что благодаря именно указан­ной регуляции происходит экспрессия специфи­ческих ингибиторов циклинзависимых киназ в фазе G1, репрограммирующих клетки зритролей­коза мыши МЕL к терминальной дифференцировке [85]. Возможно, тот же регуляторный ме­ханизм способствует выработке и эндогенных биорегуляторных миелопептидов, индуцирующих терминальную дифференцировку клеток НL-60 и К-562, а также стимулирующих дифференциров­ку in vitro клеток костного мозга больных острым миелобластным лейкозом [39]. Современных фактов участия различных АФК как сигнальных молекул в регуляции экспрессии генов, в том чис­ле онкогенов, в настоящее время более чем доста­точно [8, 10, 50, 53, 59, 83 и др.]. В целом же мно­гое по данной проблеме продолжает оставаться загадочным и требует дальнейшего изучения.

МАЛЫЕ ЛИМФОЦИТЫ И ЛИМФОЛЕЙКОЗ

Среди различных форм лейкозной трансфор­мации наше повышенное внимание привлек лимфолейкоз, в частности хронический, характери­зующийся патологическим разрастанием лимфоидной ткани в лимфоузлах, иногда в селезенке, печени и других органах. В костном мозге наблю­дается замещение нормального миелоидного ко­стного мозга лимфоидным. Кровь наводняется лимфоцитами с преобладанием зрелых форм [45]. При обострениях появляются бласты. Со временем развивается малокровие вследствие по­давления лимфоидными инфильтратами нор­мальной кроветворной функции костного мозга.

Хронический лимфолейкоз (ХЛЛ) отличается злокачественной трансформацией преимущест­венно так называемых нулевых клеток, т. е. малых лимфоцитов, причем в периферической крови больных этой формой лейкоза выделено четыре типа лимфоцитов: большие, малые светлые, ма­лые темные и лимфоплазмоциты; обнаружно также увеличение группы малых светлых лимфо­цитов до 74-94% [см. 9]. Кстати, при остром лимфобластном лейкозе (ОЛЛ) также преобладают малые лимфоидные клетки, и эта форма выявля­ется у 85% детей и у 5-10% взрослых больных ОЛЛ [19].

Преобладание малых лимфоцитов в лимфолейкозе свидетельствует о том, что в пораженной лимфоидной ветви кроветворения дифференцировка клеток почему-то сдвинута в направлении малых лимфоцитов. Это, по-видимому, и объяс­няет преимущественное их присутствие в крови больных лимфолейкозом. С другой стороны, на­ми постулируется существование каких-то структурно-функциональных особенностей, придаю­щих им высокую чувствительность к лучевым и иным лейкозогенным воздействиям. Прежде все­го, отметим, что малые лимфоциты составляют 95% общего числа лимфоцитов и большинство их - долгоживущие (срок жизни их 100-200 сут и бо­лее), многократно циркулирующие между лим­фой и кровью. В отличие от средних и больших они не способны к митозу, однако, при воздейст­вии различными митогенами малые лимфоциты превращаются в средние и большие, вступают в митотический цикл и делятся (см. [б]). Формально эти данные как будто объясняют, почему боль­шой процент лимфоидного лейкоза связан имен­но с малыми лимфоцитами и их предшественни­ками - ведь высокий количественный показатель и относительное долгожительство существенно увеличивают вероятность воздействия на них значительных суммарных доз лейкозогенных факто­ров и соответственно вероятность подвергнуться малигнизации.

Однако более важным для злокачественного перерождения малых лимфоцитов и, вероятно, их предшественников нам представляется тот факт, что у них слабо развита цитоплазма и они отно­сятся к наиболее радиочувствительным клеткам [49]. Эти характерные их особенности могут, по-видимому, означать, что имеющиеся митохонд­рии локализованы преимущественно в около­ядерной зоне. Такие центральные органеллы ча­сто дифференцированы слабо и функционируют в основном в режиме воспроизводства себе по­добных. Не исключен и вариант с очень ограни­ченным числом митохондрий в указанных лим­фоцитах. Действительно, по некоторым данным [3, 41], в малых лимфоцитах низка концентрация цитохромов, а в одной такой клетке содержится всего 25-30 митохондрий.

В любом из указанных случаев утилизация О2 в дыхательных цепях, как и в фагоцитах, должна быть минимальной, а внутриклеточное рО2 повы­шенным и ответственным за высокую чувстви­тельность лимфоцитов этого ряда к различным прооксидантным воздействиям. Эти сдвиги, кста­ти, коррелируют со способностью малых лимфо­цитов выполнять функцию клеток-киллеров [4], применяя для окислительной деструкции антиге­нов "кислородный взрыв". Таким образом, соглас­но кислородно-перекисной концепции, малые лимфоциты и, как мы полагаем, их предшествен­ники должны быть весьма чувствительными к воздействию канцерогенных, в частности луче­вых, факторов и последующей трансформации ввиду, как отмечалось выше, их "подготовленно­сти" к этим событиям.

Обращают на себя внимание и факты присут­ствия в клетках некоторых лимфоидных лейко­зов наряду с дезорганизованными крупных и даже гигантских митохондрий при незначительном общем их количестве [9, 19]. Сходная картина возникает при старении клеток, что обычно рас­сматривают как реакцию компенсации на умень­шение числа полноценных органелл. Возрастное увеличение среднего размера митохондрий Литошенко [24] объяснял тем, что при старении ско­рость синтеза белков митохондриального коди­рования снижается, а для белков митохондрий ядерного кодирования - сохраняется. Подобный дисбаланс в скоростях синтеза белковых компо­нентов митохондрий в принципе возможен и в лейкозных клетках, при этом образующиеся в них большие митохондрии в условиях избыточ­ной пероксигенации, скорее всего, дефектны.

Упомянутые выше свойства и особенности ма­лых лимфоцитов плохо согласуются с оспаривае­мым некоторыми исследователями феноменом: значительным снижением содержания этих кле­ток в крови онкологических больных, в частнос­ти, у людей со злокачественными костными опу­холями [11]. Если при каких-то условиях такой феномен действительно реализуется, объяснение его может, предположительно, сводиться к следу­ющему. Возможна, например, ситуация, когда секретируемые опухолью АФК и ростовые факто­ры, попадая в лимфатические и кровеносные рус­ла, стимулируют и чувствительные к ним малые лимфоциты. При этом уровень их активации мо­жет быть таким, что в некоторых случаях он соот­ветствует "пролиферативному" для этих клеток диапазону значений дисбаланса DП (ПО - АО). В условиях умеренной активации малые лимфо­циты трансформируются в способные пролиферировать средние или большие лимфоциты. Это сразу же объясняет данные Говалло и соавт. [12] как о снижении процентного содержания малых (мелких) лимфоцитов, так и соответственно уве­личении процента больших при злокачественном опухолевом росте.

ВОЗМОЖНЫЕ ПРОГНОЗЫ

ПО МЕХАНИЗМУ ЛЕЙКОЗОГЕНЕЗА

В связи с проблемой лейкоза обратим внима­ние на феномен бимодального распределения ча­стоты возникновения этого заболевания. Лейкоз поражает преимущественно людей старше 55 лет и детей до 10 лет [40]. О двухдиапазонной возра­стной зависимости лейкоза сообщали и другие ис­следователи [34]. Увеличенный риск заболевания небольшого процента детей лейкозом не имеет пока удовлетворительного объяснения. Мы пред­полагаем, что у некоторых детей клетки крове­творной ткани, незрелые форменные элементы крови имеют завышенные значения дисбаланса D (ПО - АО), одна из причин которых - ослаблен­ная на антикислородной ступени многоуровневая антиоксидантная зашита. Скорее всего, это связано с недостаточностью митохондриальной базы или ее дефектностью, причем последние могут быть обусловлены и генетически. Действительно, в последнее десятилетие получено немало фактов о развитии у детей различных заболеваний, связан­ных с митохондриальной недостаточностью из-за разного рода мутаций ДНК митохондрий - наслед­ственных или возникающих под влиянием экопатогенных факторов [17]. По этой причине поража­ется и кроветворная система [54,77].

Очевидно, индивидуумы, у которых такие му­тации накладываются на рассмотренную выше адаптивно сокращенную уже митохондриальную базу кроветворных клеток, должны ока­заться наиболее чувствительными к лейкозогенезу, поскольку повышенные значения дисба­ланса D (ПО - АО) в них становятся опасным пролейкозогенным фактором, а соответствую­щая категория детей - группой высокого лейкозного риска. Спонтанно или при воздействии на организм даже малых доз прооксидантных и, в частности, лучевых факторов лейкемия у них мо­жет развиться сравнительно легко. В пожилом возрасте лейкоз развивается, по-видимому, по тем же в принципе причинам, но с той лишь раз­ницей, что спорадические мутации митохондри­альной ДНК кроветворных клеток в ходе онтоге­неза растянуты во времени, накапливаются с воз­растом медленно, действуя одновременно как фактор старения

Нас заинтересовали также факты заболевае­мости новорожденных детей лейкозом после про­филактического применения витамина К в каче­стве антигеморрагического фактора. По мнению некоторых исследователей [98], зависимость воз­никновения рака у детей от такой профилактики витамином К считается недоказанной, хотя допу­скается, что у отдельных детей с исходной недо­статочностью репарации ДНК может развиться лейкоз. Здесь, однако, просматривается и вари­ант индукции этой болезни по кислородно-пере-кисному механизму, который связывается нами со следующим моментом. Оказывается, витами­ны группы К, в частности витамин К3 (менадион), способны вызывать окислительный стресс в клетках [20, 108]. Применительно к ПСКК и клеткам-предшественникам отдельных ростков кроветворения прооксидантное действие этих ви­таминов, в соответствии с обсуждаемой кисло­родно-перекисной концепцией, и должно быть лейкозогенным. Данная аргументация требует, естественно, подтверждения в эксперименте.

В лейкозных клетках повышена экспрессия белка статмина (метабластина, онкопротеина 18), который, связываясь со свободным тубулином, препятствует встраиванию его в микротрубочки и вызывает разборку последних (см. [43]). Эти действия статмина способствуют, как мы полагаем, поддержанию необходимых для окислитель­ного митогенеза и лейкозогенеза условий: деста­билизации цитоскелета и повышенного в клетках дисбаланса D (ПО - АО) на уровне DЛ (ПО - АО). Такой исход аргументируется нами тем, что в слу­чае дезорганизации микротрубочек как внутри­клеточных транспортных путей нарушается бес­перебойная адресная доставка питательных ве­ществ и О2 к митохондриям, прикрепленным в норме к микротрубочкам. В результате эффек­тивность работы митохондрий по утилизации О2 должна снижаться, а значения рО2 и D (ПО - АО) в клетке соответственно — возрастать. Если по той же причине эти показатели повышаются до более высокого уровня, то может в принципе ре­ализоваться и кислородно-перекисный механизм апоптоза клеток с указанным в них дефектом [27].

Важным, однако, прежде всего в теоретичес­ком отношении становится осмысление фактов, указывающих на нередкое установление в лей-козных клетках антиапоптозного состояния. В дополнение к уже приведенным материалам со­шлемся и на такие. У детей, больных острыми лимфобластным и миелоидным лейкозами, пока­зана низкая экспрессия рецептора СD95, опосре­дующего апоптоз, и высокая экспрессия анти­апоптозного белка bcl-2. На таком уровне оба эти белка фактически определяют резистентность к апоптозу указанных лейкозных клеток [22]. Ан­тиген СD95 отсутствовал на лейкозных клетках у резистентных к терапии больных хроническим лимфолейкозом [5]. Экспрессия некоторых генов семейства bcl-2 в лейкозных клетках разного ви­да, как и во многих других злокачественно транс­формированных клетках, усиливается в сторону защиты от апоптоза. В контрольных клетках лейкоза НL-60 экспрессия белка bcl-2 регистри­руется в 94%, но при инкубации их с кверцетином (флавоноидным антиоксидантом) в концентрации 15-60 мкМ в течение 48 ч снижается до 84--45%. Экспрессия мРНК bcl-2 также заметно падает по­сле обработки клеток кверцетином [116].

Индуцировать экспрессию белка bcl-2 и ингибировать апоптоз различных клеток способен интерлейкин-6 (ИЛ-6) [60]. Продукция его усиливается при окислительном стрессе [117], стимуляции кас­када арахидоновой кислоты [86], в плазматичес­ких клетках костного мозга больных множест­венной миеломой [100], а также с возрастом [67]. Эти примеры свидетельствуют о существенном моменте: экспрессия bcl-2 прямо или косвенно за­висит от АФК, т. е., по нашей концепции, при по­вышенных "кислородно-перекисных" условиях индукции и поддержания лейкозогенеза эта экс­прессия и должна возрастать.

Сложнее понять причины снижения экспрес­сии рецептора СD95 при острых лейкозах у детей (см. выше) и, вероятно, при других видах лейко­зов. Какие-либо объяснения на этот счет в лите­ратуре не приводятся. Поэтому полезными, воз­можно, окажутся следующие два наши предвари­тельные суждения:

1) экспрессия рецептора СD95 (Fas) и сопря­женных с его цитоплазматическим доменом бел­ков предпринимается организмом в качестве сиг­нала о дефектности клетки, невозможности в ней восстановить нормальное состояние или по ка­ким-то причинам запустить механизм апоптоза
больной клетки самостоятельно. Такую ситуа­цию создают сами дефектные клетки, но под вли­янием внешних факторов (например, цитокинов) число подобных клеток может возрастать, а экс­прессия Fas на них - усиливаться [88]. Это проис­ходит в ответ на усугубление патологического со­стояния в указанных клетках, которые фактичес­ки сигнализируют своему окружению о помощи и
готовности погибнуть в интересах организма;

2) количественная и/или функциональная не­достаточность митохондрий в ПСКК и их потом­ках, повышенный уровень в них дисбаланса D (ПО - АО) представляет для этих клеток нор­мальное состояние, граничащее, однако, как уже
отмечалось выше, с состоянием неустойчивого динамического равновесия - сравнительно легким переходом на патологические уровни окислитель­ного стресса при наличии даже малых возмущаю­щих воздействий, прежде всего, на митохондриальное дыхание. Находясь в таком "привычном", адаптированном к близко критическому состоя­нии, ПСКК, клетки-предшественники гемо - и лимфопоэза стали, возможно, недостаточно "бдительными", не обезопасили процесс крове­творения и организм достаточным уровнем экс­прессии рецептора СD95 (Fas) с целью вынуждения наиболее дефектных из них и тем более уже
лейкозных к апоптозу при воздействиях извне. Но, с другой стороны, возникает сомнение, что природа поступила тут неправильно. Возможно, здесь реальной была более опасная альтернатив­ная ситуация: экспрессия рецептора СD95 (Fas) на поверхности многих ПСКК и их потомков могла бы стать причиной массовой их гибели и наруше­ния кроветворения вообще.

Данные соображения являются сугубо гипоте­тическими. На стадии высказывания и накопле­ния новых идей они, надо полагать, имеют право на существование вплоть до получения опреде­ленных доказательств в пользу обсуждаемых представлений или, наоборот, отвергающих их правомерность.

Наконец, в порядке предварительного обсуж­дения укажем на один возможный, хотя и доволь­но спорный пока, путь индукции лейкозогенеза. Речь здесь идет о последствиях того, что в норме небольшая, по-видимому, часть ПСКК попадает из костного мозга в систему кровообращения, циркулирует в ней какое-то время, внедряется в другие органы кроветворения. Например, иссле­дование у некоторых мышей судьбы гемопоэтических стволовых клеток и клеток-предшествен­ников отдельных ростков кроветворения костно­го мозга показало, что они мигрируют в кровь и этот процесс является физиологическим [115]. Более того, изучалась возможность мобилизации у онкологических и гематологических больных стволовых клеток периферической крови с це­лью последующей трансплантации их с использо­ванием КСФ, в том числе КСФ-Г. Последний вы­зывал достоверно более выраженную стимуля­цию лейкопоэза у больных [56]. Интерес к аутологичной трансплантации стволовых крове­творных клеток периферической крови, напри­мер, при остром миелобластном лейкозе связыва­ют с меньшей контаминацией опухолевыми клет­ками по сравнению с костным мозгом [64].

Циркулирующие ПСКК из-за указанных вы­ше их структурно-функциональных особеннос­тей могут в некоторых случаях относительно лег­ко подвергаться первичному поражению и транс­формироваться в лейкозные под влиянием как внешних (радиация и др.), так и внутренних (по­вышенные уровни рО2 и прооксидантов в крови) лейкозогенных факторов. Попадая с током крови обратно в костный мозг и другие кроветворные органы, они могут стать в них центрами (очагами) патологического кроветворения и постепенно за­местить собой всю кроветворную ткань. По дан­ному механизму лейкозогенез может индуциро­ваться, скорее всего, на базе циркулирующих стволовых клеток, коммитированных в направле­нии лимфоидного кроветворения и дифференцировки малых лимфоцитов, поскольку они долго­жители. Вероятность трансформации таких кле­ток в процессе длительного пребывания их в сосудистой системе организма значительно вы­ше, чем у других незрелых и зрелых форменных элементов крови.

Предположение о существовании указанного "обратного" механизма лейкозогенеза, естест­венно, противоречит установившемуся мнению, согласно которому первичные сдвиги при этой патологии происходят всегда в самих кроветвор­ных органах, прежде всего в костном мозге. Тем не менее ничто не мешает полагать, что ПСКК, клетки-предшественники отдельных ростков кроветворения и даже некоторые уже зрелые эффекторные клетки крови могут трансформиро­ваться вне органа кроветворения, в ходе их цир­куляции по системе кровообращения, т. е. в усло­виях повышенного кислородного напряжения, с последующим обратным "метастазированием" в их родоначальный орган. Данная точка зрения на проблему лейкоза не встречалась в литературе и высказывается, по-видимому, нами впервые.

Обсуждая кислородно-перекисный механизм лейкозогенеза, мы связали его с принципиально важным, по нашему мнению, положением - ма­лым числом митохондрий в ПСКК, клетках-пред­шественниках отдельных ростков кроветворения и в некоторых иммунокомпетентных клетках, в частности микро - и макрофагах. В норме эта морфо-физиологическая особенность создает необ­ходимые условия для поддержания в указанных клетках окислительного митогенеза и/или ис­пользования внутриклеточного О2 преимущест­венно для специальных недыхательных функций. Но в этой же их особенности кроется относитель­ная легкость возникновения некоторых "кисло-родно-перекисных" патологий. Таким образом, минимизация необходимого количества митохон­дрий в специализированных типах клеток, при­способленная природой для реализации опреде­ленных полезных, в основном неэнергетических функций, связана и с повышенным риском забо­левания таких клеток через установление в них окислительного стресса - необходимого условия для инициации указанных патологий, в том числе лейкозогенеза. Вкратце это положение изложено в нашей недавней статье [29].

Кислородно-перекисная концепция лейкозо­генеза объясняет многие факты протекторного действия различных антиоксидантов. В числе по­следних отметим, например, ресвератрол - фенольный антиоксидант, натуральный компонент виноградного вина. Ресвератрол дозозависимо уг­нетал рост клеток моноцитарного лейкоза чело­века ТНР-1 [112]. Он же проявлял антилейкозную активность в отношении клеток лейкоза мы­шей (L1210) и человека (U937, НL-60), подавляя пролиферацию клеток. Ингибиторный эффект ресвератрола проявлялся также на нормальных гемопоэтических клетках-предшественниках и был частично обратимым, действие же его на лейкозные клетки было необратимым [69].

Как новое эффективное лекарство против лейкоза представлен 2-хлор-2'-дезоксиаденозин. Особенностью его является раннее действие на функции митохондрий и содержание митохондри-альной ДНК, показанное на культивируемых в течение £ 7 дней клетках лейкоза человека ССRF [74]. Для отслеживания изменений окислительно­го фосфорилирования и митохондриальной дис­функции здесь использовано образование молоч­ной кислоты в клетке. Короткая инкубация с ука­занным агентом приводила к увеличению уровня лактата уже через 12 ч экспозиции, параллельно цитотоксичности. С нашей точки зрения, эти ре­зультаты являются следствием возрастания дис­баланса D (ПО - АО) с лейкозогенного уровня до апоптозного А2 или сразу до цитолизного, вы­званного, прежде всего, снижением митохондриального дыхания и гипероксией внутри лейкозных клеток в дополнение к таким уже существу­ющим в них сдвигам.

Исходя из рассмотренных нами положений о провоцирующей лейкозогенез роли повышенно­го уровня рО2, следует ожидать, что обитатели высокогорных районов менее радиочувствитель­ны, а случаи лейкоза среди них достаточно редки. Такие данные, действительно, существуют (см., например, давнюю публикацию [111]). Показа­тельны также статистические данные [65], со­гласно которым, начиная с 2000 футов над уров­нем моря, частота заболеваемости лейкозом, против ожидания, значительно падала с дальней­шим повышением высоты. Впрочем, "высотная" гипоксия известна не только как антилейкозный, но и вообще противоопухолевый фактор [33].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. И. //Клиническая онкогематология: Руководство для врачей. М.: Медицина, 2001. С. 116.

2. , А. Родоначальные кроветворные клетки человека. Л.: Наука, 19с.

3. , , Н. // Биохимия. 1983. Т. 48. № 9. С. 1463.

4. Балаж А. Биология опухолей. Сомнения и надежды. М.: Мир, 19с.

5. Ю. // Int. J. Immunorehabil. 1999. № 14. Р. 64.

6. Биологический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1989. С. 321.

7. , Н. //Радиац. биология. Радиоэкология. 2001. Т. 41. № 4. С. 385.

8. , , К. //Радиац. биол. Радиоэкол. 2001. Т. 41. № 5. С. 489.

9. , , И. Лейкозные клетки: происхождение, ультраструктура, дифференцировка. Киев: Наукова думка, 19с.

10. , , //Цитология. 1999. Т. 41. № 5. С. 394.

11. , , Т. // Вопросы онкологии. 1987. Т. 33. № 9. С. 15.

12 ., , М. // Генет. и иммунол. методы исследования больных с заболеваниями опорно-двигат. аппарата. М., 1988. С. 61.

13. Г. // 1996. Т. 61. № 11. С. 2045.

14. Е. //Успехи современной биологии. 1989. Т. 108. № 4. С. 3.

15. , , И. // Гематол. и трансфузиол. 1995.Т. 40. № 5. С. 8.

16. , , Г. Молекулярные основы канцерогенеза у человека. М.: 19с.

17. , С. // Архив патол. 1997. Т. 59. № 5. С. 3.

18. , А. //Цитология. 1997. Т. 39. № 4-5. С. 320.

19. Г. Острые лейкозы. М.: Медицина, 19с.

20. , В. // Биохимия. 1999. Т. 64. № 4. С. 558.

21. , , Герайн В. // Биополимеры и клетка. 1998. Т. 14. № 6. С. 544.

22. , , А. // 2 Симпозиум «Биол. основы терапии онкогематол. Заболеваний». М., 2001. С. 17.

23. А. //Нормальное кроветворение и его регуляция. М.: Медицина, 1976. С. 260.

24. Я. // Вопр. медицинской химии. 1985. Т. 31. № 2. С. 105.

25. Н. //ин-т эксперим. кардиол. ВКНЦ АМН СССР. М., 1с. (Деп. в ВИНИТИ, 1985. ).

26. , Ф. //Бюлл. эксперим. биол. 1958 № 12. С.57.

27. Лю Б. Н. //Успехи современной биологии. 2001. Т.121. № 5. С. 488.

28. Лю Б. Н. //Успехи современной биологии. 2002. Т.122. № 4. С. 376-389.

29. Лю Б. Н. //Современные аспекты онкологии и радиологии. Сб. научных трудов, посвященных 80-летию Балмуханова , 2002. С.41.

30. Лю Б. Н., И. // Рак – проблема XXI века. Сб. науч. статей, посвященных 40-летию. Казах. НИИ онкол. и радиол. Алматы, 2000. С.415.

31. Лю Б. Н., М. // Тезисы докл. VI Всес. симпозиума «Синтетические полимеры медицинского назначения». Алма-Ата, 1983. С. 200.

32. Лю Б. Н., М. // Успехи современной биологии. 1989. Т. 107. № 2. С. 289.

33. Лю Б. Н., М. Физико-химические и биокибернетические аспекты онкогенеза. Алма-Ата: Гылым, 19с.

34. , , А. // Мед.-биол. вопр. норм. и патол. старения. Тез. докл. 1 Всесрос. конф. 1994. С. 75.

35. , , Н. //Иммунология. 1999. № 6. С. 11.

36. Н. Хроническое воспаление. М.: Медицина, 19с.

37. , , И. // Биохимия. 1990. Т. 55. № 2. С. 225.

38. , , Г. //Биол. мембраны. 2002. Т. 19. № 3. С. 195.

39. А. // Цитология. 2001. Т. 43. № 4. С.367.

40. И. Отдаленные последствия ионизирующих излучений. М.: Медицина, 19с.

41. Н. // Молекулярные механизмы клеточного гомеостаза. Новосибирск: Наука, 1987. С. 169.

42. Мусил Я. Основы биохимии патологических процессов. М.: Медицина, 19с.

43. , А. // Успехи биол. химии. 1999. Т. 39. С. 187.

44. Д. Рост и воспроизведение митохондрий. М.: Наука, 19с.

45. Н. Лечение болезней внутренних органов: Руководство. Т. 4. М.: Мед. литература, 20с.

46. М. // Биохимия. 1996. Т. 61. № 11. С. 1948.

47. А. // Иммунопрофилакт., иммунодиагност. и иммунокоррекция. Омск, 1944. С.56.

48. , , Б. // Биол. мембраны. 1997. Т. 14. № 4. С. 376.

49. М. // I Всес. радиобиол. съезд. Т. 1. Пущино, 1989. С. 158.

50. В. //Биохимия. 1997. Т. 62. № 12. С. 1571.

51. , , И. Биохемилюминесценция клеток при опухолевом росте. Киев: Наукова думка, 19с.

52. , Квитницкая-, А. // Пробл. старения и долголетия. 1993. Т.3. № 1. С.29.

53. Т. //Биохимия. 2002. Т.67. № 3. С. 339.

54. Бадер- // Гематол. и трансфузиол. 1995. Т. 40. № 2. С. 16.

55. , , Е. Циклические нуклеотиды и их аналоги в медицине. М.: Медицина, 19с.

56. , , // Вопросы онкологии. 1999. Т. 45. № 4. С. 380.

57. , А. Стволовая кроветворная клетка и ее микроокружение. М.: Медицина, 19с.

58. , , Н. // Биохимия. 2002. Т. 67. № 3. С. 403.

59. Allen R. G., Tresini M. // Free Radic. Biol. Med. 2000. V. 28, № 3. Р. 463.

60. Atreya R., Mudter J., Finotto S., Müllberg J., Jostock T., Wirtz S., Schütz M., Bartsch B., Holtmann M., Becker C. // Nature Med. 2000. V. 6. № 5. Р. 583.

61. Babior B. M. // Blood. 1999. V. 93. P. 1464.

62. Bechter O. E., Eisterer W., Pall G. // Cancer Res. 1998. V. 58. № 21. Р. 4918.

63. Calin G., Ivan M., Stefanescu D. // Med. Hypothesis. 1999. V. 53. № 4. Р. 326.

64. De La Rubia J., Sanz M. A. // Best. Pract. and Res. Clin. Haematol. 1999. V. 12. № 1-2. Р. 139.

65. Eckholf N. D., Shultis J. K., Clack R. W., Ramer E. R. // Health Phys. 1974. V. 27. № 4. Р. 377.

66. Fiedler W., Gehling U., Mende T., Hossfeld D. K. // Dtsch. Arztebl. 2001. Bd.98. S. 1109.

67. Ershler W. B., Keller E. T. // Annu. Rev. Med.: Selec. Top. Clim. Sci. V. 51. Palo Alto (CalifP. 245.

68. Garsia-Bermejo L., Vilaboa N. F., Perez C. // Exp. Cell Res. 1997. V. 236. № 1. Р. 268.

69. Gautam S. C., Xu Y. X., Dumaguin M., Janakiraman N., Chapman R. A. // Bone Marrow Transplant. 2000. V.25. № 6. P. 639.

70. Giannetti N., Enjalbet A., Krantic S. //J. Cell. Biochem. 2000. V.78. № 4. Р.666.

71. Greaves M. F. // Cancer Surveys. 1982. V. 1. № 2. Р. 189.

72. Hallbeck A. L., Walz T. M., Wasteson A. // Biosci. Repts. 2001. V.21. № 3. Р. 325.

73. Hentosch P., Tibudan M. // Mol. Pharmacol. 1997. V. 51. № 4. Р. 613.

74. Ho E. S. P., O´Neill H. C. // Immunol. and Cell Biol. 1995. V. 73. № 3. Р. 193.

75. Hayen T., Dvilansky A., Oriev L., Nathan I. //Anticancer Res. 1999. V. 19. № 3а. Р. 2089.

76. Hussain S. P., Aguilar F., Amstad P., Cerutti P. // Oncogene. 1994. V. 9. № 8. Р. 2277.

77. Kapsa R., Thompson G. N., Thorbun D. R. // J. Inherit. Metab. Dis. 1994. V. 17. № 5. Р. 521.

78. Kennedy A. R., Symons M. C. R. // Carcinogenesis. 1987. V. 8. № 5. Р. 683.

79. Kwon T. K., Baek S. H., Kim J. H., Lee S. J., Park Y.-K., Kwun K. B., Buchholz M. A., Nordin A. A. // Exp. Cell Res. 2000. V. 257. № 1. Р. 145.

80. Laskin D. L., Beaves A. J., Sirak A. A., O´Connell S. M., Laskin J. D. // Cancer Res. 1990. V. 50. № 1. Р. 20.

81. Liu G.-Y., Chen K.-J., Lin-Shiau S.-Y., Lin J.-K. // Mol. Carcinogenes. 1999. V. 25. № 3. Р. 196.

82. Macfariane D. E., Manzel L. // J. Biol. Chem. 1994. V. 269. № 6. Р. 4327.

83. Maher P., Schubert D. // Cell and Mol. Life Sci. 2000. V. 57. № 8-9. Р. 1287.

84. Markides C. S. A., Roy D., Liehr J. G. // Arch. Biochem. Biophys. 1998. V. 360. № 1. Р. 105.

85. Matushansky I., Radparvar F., Skoultchi A. I. // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 2000. V. 97. № 26. Р. 14317.

86. Miwa M., Kozawa O., Tokuda H., Uematsu Т. // Prostagland., Leikotrienes and Essent. Fatty Acids. 2000. V. 62. № 3. Р. 189.

87. Morre D. M., Lenaz G., Morre D. J. //J. Exp. Biol. 2000. V. 203. №. 10. Р. 1513.

88. Moulian N., Bidault J., Planche C., Berrich-Aknin S. // Blood. 1998. V. 92. № 4. Р. 1297.

89. Moutsatsou P., Psarra A.-M., Tsiapara A., Paraskevakou H., Davaris P., Sekeris C. E. // Arch. Biochim. Biophys. 2001. V. 386. № 1. Р. 69.

90. Mullan P. B., McKenna P. G., McKelvey-Martin V. J. // Brit. J. Biomed. Sci. 1997. V. 54. № 2. Р. 91.

91. Nathan I., Dizdaroglu M., Bernstein L., Junker U., Lee C., Muegge K., Durum S. K. // Cytokine. 2000. V. 12. № 7. Р. 881.

92. Nie J., Ota K., Morisawa K., Auer B., Schweiger M., Taniguchi T. // Biochemisty 1998. V. 37. № 40. Р. 14181. V. 37. № 40. Р. 14181.

93. Ogino M., Hisatomi H., Murata M., Hanazono M. // Jap. J. Cancer Res. 1999. V. 90. № 7. Р. 758.

94. Oikawa Sh., Kawanishi Sh. // FEBS Lett. 1999. V. 453. № 3. Р. 365.

95. Powles N., Rudin J., Carland J., Joyner M. // Brit. J. Hematol. 1997. V. 97. Suppl. 1. P. 19.

96. Pyatt D. W., Stillman W. S., Irans R. D. // Mol. Pharmacol. 1996. V. 49. № 6. Р. 1097.

97. Qu W., Graves L. M., Thurman R. G. // Amer. J. Physiol. 1999. V. 277. № 5. Part 1. P. 1048.

98. Ross J. A., Davies S. M. // Med. And Pediat. Oncol. 2000. V. 36. № 6. Р. 434.

99. Sachs L. //J. Cell. Physiol. 1997. V. 173. № 2. P. 126.

100. Sati H. I. A., Apperley J. F., Greaves M., Lawry J., Gooding R., Russel R., Graham G., Croucher I. // Brit. J. Haematol. 1998. V. 101. № 2. Р. 287.

101. Schumacher H. R., Szekely I. E., Fisher D. R. // Amer. J. Hematol. 1980. V.9, № 1. Р. 49.

102. Sentürker S., Karahalil B., Inal M., Yimaz H., Müslümanogli H., Gedikoglu G., Dizdaroglu M. // FEBS Lett. 1997. V. 401. № 1. Р. 97.

103. Shen H. M., Ong C. N. // Mutat. Res. 1996. V. 366. № 1. Р. 23.

104. Shiose A., Sumimoto H. // J. Biol. Chem. 2000. V 275. № 18. Р. 13793.

105. Smith M. T. // Environ. Health Perspect. 1996. V. 104. Suppl. 6. P. 1219.

106. Snyder D. S., Castro R., Desforges J. F. // Exp. Hematol. 1989. V. 17. № 1. Р. 6

107. Souici A. C., Mirovitch J., Hausel P., Keefer L. K., Felleybosko E. // Carcinogenesis. 2000. V. 21. № 2. Р. 281.

108. Suzuki Y., Ono Y. // Biochem. Biophys. mun. 1999. V. 255. № 2. Р. 262.

109. Szekely I. E., Fischer D. R., Schumacher H. R. //Cancer. 1976. V.37. № 2. P. 815.

110. Takahashi N. // Biol. and Pharm. Bull. 2000. V. 23. № 2. Р. 222.

111. Tatum H. J., Popa E., Stevenson S. // Тр. VIII Международ противоракового конгресса. Т. 4. М.: Медгиз, 1963. С. 116.

112. Tsan M.-F., White J. E., Maheshwari J. G., Brenner T. A., Sacco J. // Brit. J. Haematol. 2000. V. 109. № 2. Р. 405.

113. Van Furh R. // Acta Paediatr. Hungar. . V. 29. P. 11.

114. Von Wagenheim K. H., Peterson H. P. //J. Theor. Biol. 1998. V. 409. P. 663.

115. Wright D. E., Wagers A. J., Gulati A. P., Johnson E. L., Weissman I. L. // Science. 2001. V. 294. № 000. Р. 1933.

116. Xiao D., Gu Z.-L., Zxu S. P. // Zhongguo yaoli xuebao (Acta pharmacol. sinV. 19. № 6. Р. 551.

117. Yoshida Y., Maruyama M., Fujita T., Arai N., Hayashi R., Araya J., Matsui S., Yamashita N., Sugiyama E., Kobayashi M. // Amer. J. Physiol. 1999. V. 276.№ 6. Pt. 1. P. 900.

Peroxigenasive Processes and Leukosogenesis

B. N. Lyu

Kazakh National Technical University, Almaty, Kazakhstan

High sensibility of the gemopoetical cells to radiation, prooxidative and other leukosogenical effects is connected with some morphological and energetic peculiarities. This sensibility is based on the minimal sufficient quantity of the active mitochondries and accordingly increase intracellular levels of pO2 and active form of oxygen (AFO), which are normally required for cells oxidative mitogenesis. When the mitochondrial res-piratory is decrease or destroy this state redoubles and oxidative stress appears relatively easy. This oxidative stress is necessary condition for induction and support of leukosogenesis. The ability of leukemic cells to continue interrupted in their differentiation, can be explained by the influence of differentiative agents. These differentiative agents can directly or indirectly influence the AFO level and change the AFO-dependent transcription of the differentiation genes. In general antioxdative therapy confirms the oxygen-peroxide concept of the leukosogenesis.