Суточные ритмы деления клеток в тканях млекопитающих

Как упоминалось ранее, для тканей млекопитающих, особенно тканей эпидермиса, характерны отчетливые 24-часовые колебания митотического индекса и индекса включения тритие-вой метки. Изучая именно это явление у мышей, Буллоу и Лоуренс (Bullough, Laurence, 1960, 1961) пришли к своим исследованиям кейлонов. Они обнаружили, что пик митотической активности в эпидермисе уха мыши наступает во время периодов отдыха, тогда как в состоянии бодрствования и активности митотический индекс низок, причем различались эти уровни почтя в 4 раза. Тщательное исследование действия адреналина in vivo и in vitro и эффекта адреналэктомии на этот ритм подтверждает, что этот гормон стресса играет важную роль в индукции колебаний митозов. Адреиалэктомированные мыши обладали устойчиво повышенным митотическим индексом и никакого суточного ритма не имели, в то время как мыши, подверженные стрессу, или клетки, культивированные in vitro и чувствительные к адреналину, обладали пониженными индексами. Таким образом, адреналин, очевидно, ингибирует вступление клеток в митоз. Поскольку время генерации базальных клеток в эпидермисе уха равно 3—4 сут, а действие изменения уровня адреналина на митотический индекс проявляется в пределах нескольких часов, то, казалось бы, адреналин воздействует на события, довольно близкие к митозу. Однако другие исследователи (Pilgrim, Maurer, 1963; Pilgrim, 1967; Brown, Berry, 1968) показали, что наблюдается также отчетливый ритм включения тритиевой метки в тканях, у которых только фаза занимает несколько дней (например, базальные клетки эпителия пищевода). Поэтому вряд ли гормональный сигнал или сигналы любой природы действуют исключительно на предмитотические события, так как изменчивость длительной фазы приводила бы к отчетливой разнице в амплитуде ритмов митотического и тритевого индексов вследствие затухания синхронности при прохождении стадии что противоречит экспериментальным данным. Таким образом, наблюдаемые ритмы, вероятно, генерируются различными ритмическими физиологическими сигналами, действующими на разные части цикла. Один сигнал с периодом в 24 ч, действующий на разные фазы клеточного цикла, приводил бы к двухфазному поведению популяции, давая два пика активности, соответствующие двум субпопуляциям, которые сигнал застает в разные фазы, если только эти фазы не разделены интервалом, близким к 24 ч. Таким образом, если адреналин действует ближе к концу фаз ингибируя процессы в них обеих, и если то получится суточный митотический ритм. Однако обычно значительно короче,

чем 24 ч (см. Pilgrim et al., 1963; Bruce, 1965), поэтому каковы физиологические источники этих ритмов — митотического и процесса синтеза ДНК, — неясно. Некоторые ткани к тому же не проявляют никаких колебаний митотического или тритиевого индекса и, вероятно, нечувствительны к колебаниям концентраций гормонов. То, что физиология млекопитающих организована на основе 24-часового цикла, следует из работ многих исследователей (Halberg, 1963, Richter, 1965), но адаптивное значение существования периодических режимов активности клеточного цикла различных тканей, вообще говоря, не понятно. Интересное со сравнительной и эволюционной точек зрения рассмотрение зависимости между ритмами клеточного цикла и колебаниями условий окружающей среды можно найти у Брюса (Bruce, 1965).

Из всего сказанного выше можно сделать вывод, что циклическая природа процесса роста и деления клеток позволяет им изменять степень синхронности с помощью внешних периодических сигналов и что этот тип поведения может объяснять в общих чертах суточные ритмы митотической активности и синтеза ДНК, наблюдаемые в тканях млекопитающих. Доказательств того, что клетки при этом поддерживают состояние синхронности популяции, взаимодействуя между собой, не существует. Скорее есть данные о том, что, какая бы степень синхронности ни наблюдалась, она является результатом воздействия внешних вынуждающих колебаний. Однако можно предположить, что при наличии сильного взаимодействия между клетками может появиться тенденция к развитию синхронности аналогично тому, как это имеет место в синцитиях, например у Physarum polycephalum, в раннем эмбриогенезе насекомых или в слившихся клетках, в которых возникает митотическая синхронность. То, что это не обязательно так, будет сейчас показано