ТРАНСФОРМАЦИЯ КЛЕТОК

Хотя трансформация клеток представляет собой сложный процесс, некоторые соображения относительна нее все же могут быть высказаны. В доброкачественной опухоли строение клеток почти или совсем не изменено, а их взаимодействие с внеклеточным матриксом изменено очень мало. В злокачественной опухоли строение клеток существенно нарушается, так что связь опухолевых клеток с исходной для них тканью устанавливается нередко с трудом. Изменение опухолевой клетки может состоять в изменении именно ее организации, поскольку известно, что в опухолевых клетках сохраняются промежуточные филаменты того типа, который характерен для исходной ткани. Опухолевые клетки способны к инвазии и просто «игнорируют» окружающий их внеклеточный матрикс. Это показывает, что матрикс для опухолевых клеток является не столь важным, ограничивающим; их поведение фактором, как для нормальных. Заключительной стадией малигнизадии является образование метастазов: клетки отрываются от исходной опухоли, распространяются по организму и формируют колонии в различных тканях.

Многочисленные аналогии с описанным поведением клеток в опухоли можно найти в поведении культивируемых клеток. Трансформация клеток в культуре может проявляться в продукции активатора плазминогена, снижении зависимости клеток от сыворотки или потере контактного торможения роста и движения. Последний феномен называют также ингибированием роста и движения, зависящим от плотности. Нормальная клетка при контакте с другой клеткой прекращает движение в прежнем направлении и начинает двигаться назад. Если непосредственно рядом с клеткой имеется так много других, что обратное движение невозможно, клетка округляется. При такой плотности клеток рост культуры нередко вообще прекращается. Трансформированная же клетка не только не поворачивает назад, наткнувшись на другую, но, напротив, проползает под или над ней, не меняя направления движения. Размножение трансформированных клеток менее чувствительно к локальной плотности культуры. Потеря зависимости от прикрепления к субстрату in vitro — свойство, которое сильнее всего сближает культивируемые клетки с опухолевыми клетками в; организме. Клетки, растущие в суспензионной культуре, почти во всем сходны с клетками, образующими опухоли» у животных. Перечисленными выше свойствами необязательно обладают все трансформированные клетки. Наиболее обычный порядок событий при опухолевой; трансформации состоит в том, что сначала снижается зависимость клеток от сыворотки, а затем — зависимость от прикрепления к субстрату; путем соответствующего отбора можно, однако, получить клеточные линии,, требующие для роста сыворотки, но не требующие прикрепления к субстрату.

Как в организме при переходе от доброкачественных опухолей к злокачественным мы наблюдаем значительные изменения в строении клеток, так и различные культивируемые клетки образуют ряд, в котором их строение прогрессивно нарушается, по мере того как изменяются их биохимические характеристики. При трансформации вирусом нормальных эмбриональных фибробластов мыши можно видеть, например, как клетка из хорошо распластанной и имеющей большое количество пучков филаментов превращается в более круглую, содержащую меньше волокон натяжения и характеризующуюся менее упорядоченными взаимоотношениями с другими клетками. Чем больше степень трансформации клетки, тем меньше влияет на биохимические процессы в ней отсутствие прикрепления к субстрату. Так, у нормальных эмбриональных фибробластов при переносе их в суспензию синтез ДНК, РНК и белка резко подавляется; на промежуточных стадиях трансформации в суспензированных клетках некоторые нормальные процессы (например, синтез гетерогенной ядерной РНК) продолжаются, а трансформированные вирусом клетки способны и синтезировать белки, и делиться в суспензии. В тех клетках, в которых при помещении их в суспензионную культуру процессы синтеза прекратились, синтез белка возобновляется при возвращении их на субстрат сразу после прикрепления, а синтез РНК и ДНК начинается лишь при распластывании; таким образом, различные процессы, протекающие в клетке, по-разному зависят от ее прикрепления к субстрату и пространственной организации.

Утрата волокон натяжения и нарушение всей организации клетки вызываются многими трансформирующими агентами. Микроинъекция очищенной src-киназы в клетку приводит к разрушению волокон натяжения в течение 30 мин, что указывает на существенную роль дезорганизации цитоскелета на ранних этапах трансформации. У индивидуумов, предрасположенных к определенным формам рака, организация волокон натяжения нарушена в клетках до того, как они действительно заболеют. Все это указывает на определяющую роль нарушений цитоскелета в процессе трансформации.

На организацию цитоскелета может влиять и ряд других агентов. Опухолевые промоторы, такие, как форболмиристат или протеазы с той же специфичностью, что и у плазмина, могут индуцировать дезорганизацию цитоскелета, аналогичную описанной выше. В то же время, если вызвать изменения в структуре цитоскелета, это еще не приведет к устойчивой трансформации клетки. Это означает, что хотя нарушение цитоскелетной организации коррелирует с трансформацией, само по себе оно еще недостаточно для обеспечения стабильности трансформированного состояния.

На важную роль изменений цитоскелета в трансформации указывает и ряд свойств поверхности трансформированных клеток. У многих трансформированных клеток обнаруживается сравнительно мало фибронектина — возможно, вследствие секреции ими активатора плазминогена. Кроме того, поверхность многих трансформированных клеток устойчива к действию конканавалина А, изменяющего поверхность нормальных клеток. Поскольку фибронектин необходим для миграции клеток и опосредует многие эффекты, вызываемые внеклеточным матриксом, эти результаты показывают, что изменения, характерные для трансформации, происходят на границе между цитоскелетом и плазматической мембраной.

Все это вместе взятое позволяет сделать следующие обобщения. Изменения организации цитоскелета коррелируют обычно с увеличением степени трансформации; во многих случаях дезорганизация цитоскелета обнаруживается раньше, чем другие признаки трансформированного состояния клетки. Однако сами по себе изменения цитоскелета, даже вызванные опухолевыми промоторами, еще недостаточны для трансформации; отсюда следует, что для полной трансформации необходимо нарушение еще каких-то регуляторных механизмов клетки. Наконец, морфология трансформированных клеток может быть в какой-то мере нормализована путем, например, добавления в среду экзогенного фибронектина, при этом внутренняя организация клетки и ее поведение также часто становятся более нормальными.

Наибольшее количество данных о сравнительной организации цитоскелета нормальных и трансформирован клеток касается актиновой сети, и особенно волокон :натяжения. Организация системы микротрубочек также может нарушаться при трансформации, но эти нарушения труднее обнаружить, поскольку все факторы, препятствующие распластыванию клеток, влияют также на степень развитости системы микротрубочек в них. Кроме того, округлившиеся клетки с трудом поддаются изучению методом иммунофлуоресценции. С этими оговорками можно предположить, что трансформированные клетки все же содержат сеть микротрубочек, но имеющую по необходимости более «округлую» конфигурацию, чем в полностью распластанных клетках.

На роль промежуточных филамеитов в трансформации указывают следующие два наблюдения. Нормальная клетка, обработанная цитохалазином, состоит из длинных тонких ветвящихся отростков, отходящих от круглой центральной части. В отростках имеется большое количество промежуточных филамеитов. Такие отростки не образуются под действием цитохалазина у клеток, трансформированных вирусом. Так как цитохалазин подавляет образованые филоподий и складок клеточного края, описанные отростки должны возникать в результате особого типа взаимодействия с субстратом, предполагающего образование связи между промежуточными филаментами и клеточной мембраной. Другое поразительное наблюдение состоит в том, что воздействия, изменяющие форму клетки, могут влиять на способность трансформированных клеток к метастазированию. Клетки меланомы, когда они имеют сферическую форму, метастазируют очень активно, а после дня, проведенного в условиях, стимулирующих распластывание, их метастатическая активность снижается, причем это не является, по-видимому, результатом просто селекции клеток. Отсутствие химических препаратов, избирательно действующих на промежуточные филаменты, затрудняет проверку того, действительно ли трансформация и промежуточные филаменты имеют непосредственное отношение друг к другу. Приведенные наблюдения показывают, однако, что какую-то роль в экспрессии трансформированного фенотипа промежуточные филаменты все же играют.

Нормальные клетки содержат тонко регулируемый цитоскелет и обладают способностью адекватным образом взаимодействовать с внешней средой, и в частности с внеклеточным матриксом. У трансформированных клеток и цитоскелет, и взаимодействие с внеклеточной средой нарушены. Характер этих нарушений и механизм ях возникновения постепенно становятся понятными.

Многое уже известно о химических свойствах цитоскелетных белков. По мере того как проясняются потенциальные направления взаимодействий в цитоскелете, обнаруживаются все новые и новые цитоскелетные белки, и свойства этих белков изучаются как в физиологических, так и нефизиологических условиях. И все же наших нынешних знаний о цитоскелетных белках недостаточно для объяснения архитектуры цитоскелета.

Архитектура цитоскелета зависит от типа клеток, степени их дифференцировки и условий роста. Цитоскелет большинства клеток организован анизотропно и асимметрично; это динамичная, способная непрерывно изменяться структура. Спонтанная сборка в клетке из растворимых компонентов кажется вероятной лишь для немногих цитоскелетных элементов (например, для центриолей), в большинстве же случаев происходит постоянная перестройка уже существующих структур. Высокий уровень пространственной организации цитоскелета, функциональное значение существования различных изоформ цитоскелетных белков и, наконец, механизм регулируемых перестроек цитоскелета — все это призвана объяснить химия белков, и все это еще ждет своего объяснения.

К настоящему времени накоплено множество данных о расположении цитоскелетных белков в клетках разного типа. Наше знание архитектуры цитоскелета, однако, еще не позволяет разобраться в том, что можно было бы назвать хореографией клетки, т. е. в движении ее различных компонентов клетки во времени и пространстве. А вместе с тем такое движение и позволяет клетке поддерживать собственное существование, расти и делиться, и именно его необходимо понять, хотя очевидно, что на этом пути нас ждут еще большие трудности, чем при изучении архитектуры и химии белков цитоскелета.

Похожие материалы:

Цитоскелет клетки

Химия белков

Актин

Актин-связывающие белки


   
© Медицинские науки. Перепечатка материалов сайта без действующей обратной ссылки запрещена!