Под стабильностью гемопоэза подразумевают поддержание сформировавшегося в процессе эволюции постоянства количественного и качественного состава крови и кроветворных органов при удивительной пластичности дифференцировочного потенциала клеток-предшественников, обеспечение соответствующих функций кроветворной системы, ее способность адекватно реагировать на возмущающие воздействия с возвратом к исходному состоянию или адаптации к новым условиям функционирования, определяемым характером стимулов [3, 5, 11, 17]. Благодаря наличию соответствующих рецепторов на поверхности кроветворных клеток они взаимодействуют с микроокружением, в частности с клеточными и внеклеточными элементами стромы кроветворных органов и цитокинами, иммунной и сосудистой системами и другими тканями организма, в которых осуществляется их функция. При этом нет необходимости подчеркивать, что при обсуждении стабильности гемопоэза целесообразно одновременно рассматривать и вопросы иммунитета, так как именно кроветворные клетки составляют основной морфологический субстрат иммунной системы. Считается, что естественный иммунитет связан преимущественно с миелоидными клетками, адаптивный — с лимфоидными.

В основе реакций на эндогенные и экзогенные стимулы лежат структурно-метаболические и функциональные изменения клеток, их физико-химических свойств, продукции и гибели. Молекулярные процессы определяют суть тесно связанных между собой состояний активации, повреждения, адаптации, выполнения специфических функций, а также опухолевой трансформации.

Следовательно, на клеточном уровне могут наблюдаться нарушение образования клеток (гипо- и гиперпродукция), ускорение или, наоборот, замедление запуска программы клеточной смерти, формирование клеток, которые характеризуются изменением соотношения между необходимостью сохранения жизнеспособности и выполнением полноценной специфической функции. В результате в организме в пределах гемопоэтической системы оказывается возможным сосуществование не просто гетерогенных субпопуляций клеток с конкретными физиологическими потенциями, но и качественно нового клона (или нескольких клонов) с особенностями «социального» (скорее, «асоциального») поведения, которые в конечном итоге угрожают существованию целостного организма.

При этом создается парадоксальная ситуация, когда клетки с новыми свойствами, сформировавшиеся из нормальных аналогов, вероятно, в процессе адаптивных реакций на какие-то стимулы, роль которых здесь не обсуждается, часто оказываются более резистентными к новым повреждающим факторам, таким используемым в клинической практике терапевтическим воздействиям, как цитостатические препараты, ионизирующая радиация и др.

Особенности реакций на повреждение в популяциях нормальных кроветворных и лейкемических клеток. Представляет интерес сопоставление сложившейся в процессе длительной эволюции устойчивости нормальных кроветворных клеток к разнообразным неблагоприятным факторам окружающей среды с плейотропной резистентностью лейкемического клона, формирующейся непосредственно в одном организме в процессе возникновения, опухолевой прогрессии и ятрогенной эрадикации этого клона. Короткие сроки образования механизмов резистентности в лейкемических клетках обусловлены исходной генетической нестабильностью опухолевых клеток, которая быстро развивается в процессе опухолевой трансформации, являясь фактически одним из ее первичных признаков. Вторая причина раннего формирования резистентности опухолевых клеток — интенсивность давления повреждающих факторов при высокодозной курсовой химиотерапии.

Таким образом, иногда лейкемические клетки еще до применения лекарственных препаратов оказываются рефрактерными к терапевтическим воздействиям. В таких случаях регистрируют так называемую первичную (исходную) резистентность, становление которой, как уже отмечалось, происходит в процессе опухолевой трансформации кроветворной клетки. 

Вторичная (приобретенная в течение заболевания) рефрактерность к химио- и лучевой терапии обусловлена проведенным ранее лечением, она формируется вследствие индуцированной клональной эволюции генетически нестабильных опухолевых клеток. Естественно, что в клинических условиях возможно сочетание обоих механизмов становления резистентности лейкемических клеток. При этом резистентность часто развивается не только к тем препаратам, которые уже использовались для лечения, но и к соединениям, не родственным этим препаратам. В таких случаях правомочно констатировать множественную лекарственную резистентность. Обосновано введение понятия плейотропной устойчивости опухолевых клеток, когда они приобретают нечувствительность к действию, например, цитостатических препаратов, ионизирующей радиации и иммунотерапии [2, 6, 7, 9, 12, 13].

Вместе с тем наличие в организме у клеток опухолевой популяции перекрестной резистентности к различным терапевтическим воздействиям не исключает параллельного формирования повышенной чувствительности к другим факторам [4], что подтверждает перспективность поиска терапевтических возможностей в исследованиях in vitro.

Очевидно, явление множественной устойчивости к повреждающим агентам характерно и для нормальных кроветворных клеток, что, по-видимому, обеспечивает стабильность кроветворения в условиях действия комплекса неблагоприятных факторов окружающей среды (повышение радиационного фона, наличие неиндифферентных химических соединений в воздухе, воде, почве, пищевых продуктах) [1].

Кроме того, следует иметь в виду, что возможность выживания организма при влиянии на него факторов биологического происхождения (бактерии, вирусы и др.) и вообще веществ с антигенными свойствами связана со способностью кроветворной (иммунной) системы в результате взаимодействия ее компетентных клеточных элементов в течение относительно короткого времени адаптироваться к повторному воздействию этих агентов путем выработки специфических антител и цитотоксических клеток-эффекторов, а также клеток памяти. Причем в случае гиперчувствительности вторичный ответ нормальной иммунной системы может вызвать повреждение собственных тканей. Обсуждение специфического аутоиммунного ответа выходит за пределы данной статьи, так как явление толерантности к антигенам и некоторым химическим соединениям очень сложное.

Естественно, что механизмы формирования резистентности к факторам биологической и небиологической природы отличаются. Так, для запуска иммунного ответа на агенты с антигенными свойствами необходимо прежде всего наличие антигенпредставляющих дендритных клеток и адекватных рецепторов на поверхности распознающих клеток (поверхностные иммуноглобулиновые молекулы В-клеток, рецепторы Т-лимфоцитов и молекулы главного комплекса гистосовместимости), а также способность клеток пролиферировать и вырабатывать эффекторные молекулы. Для формирования устойчивости к химическим соединениям наиболее важным является изменение транспорта препарата через плазматическую мембрану клеток-мишеней, что приводит к уменьшению накопления его в клетках с последующим повышением активности систем детоксикации (глютатиона и металлотионеина), усилению репарации ДНК, уменьшению количества внутриклеточных молекулярных мишеней для действия токсиканта. В обоих случаях речь идет об активации различных генов и об изменении внутриклеточной передачи сигналов.

Наконец, достаточно широко известен феномен адаптивного ответа клеток крови на действие повреждающих факторов, суть которого заключается в том, что, например, при предварительном воздействии ионизирующей радиации или других агентов на лимфоциты возрастает их резистентность к последующему влиянию этих же факторов в более высоких дозах [16]. Выработанные в процессе эволюции защитные механизмы от экстремальных воздействий на клетки связаны с индукцией экспрессии отдельных генов, что приводит к синтезу защитных белков и усилению процессов репарации. Вместе с тем естественные и адаптивные иммунные механизмы с известными оговорками правомочно, с нашей точки зрения, сопоставить с первичной и вторичной резистентностью клеток к неантигенным (например, химическим) воздействиям.

Нужно еще раз подчеркнуть, что явление перекрестной резистентности нормальных клеток к различным возмущающим факторам среды обитания организма имеет общебиологический смысл, так как гарантирует поддержание основных параметров кроветворения на адекватном уровне в условиях многокомпонентных воздействий. Однако не исключается вероятность повышения чувствительности кроветворных клеток, испытывающих влияние одних альтеративных факторов, к действию других факторов. Такое сочетание повреждающих агентов особенно опасно для нормального кроветворения. Фактически речь идет об аддитивном (синергичном) эффекте неблагоприятных воздействий. Тут уместно отметить, что кроветворные клетки, в частности лимфоциты периферической крови, по ряду причин являются адекватной моделью, позволяющей in vitro оценивать потенциальную опасность разнообразных факторов для человека [18].

Перекрестная чувствительность или резистентность клеток кроветворной (иммунной) системы к различным воздействиям прослеживается как в процессе адаптивного ответа лимфоцитов на неантигенные стимулы, так и в процессе специфической иммунной реакции на антигены, когда регистрируется феномен усиления ответа на антигены, которые в данном случае не использовались для иммунизации (например, вплоть до появления антител к клеткам крови животных, как это имеет место при инфекционном мононуклеозе). Параллельно с клональной пролиферацией лимфоидных клеток имеет место и поликлональная пролиферация.

Механизмы формирования устойчивости нормальных кроветворных и лейкемических клеток к повреждающим воздействиям. Устойчивость гемопоэза к возмущающим факторам и резистентность лейкемических клеток к терапевтическим воздействиям, несмотря на ряд отличий, — достаточно родственные биологические феномены. Можно считать, что в обоих случаях защитные реакции на уровне клеток феноменологически проявляются в замедлении запуска апоптотической программы и часто в повышении пролиферативной активности.

Но при этом в популяции нормальных клеток элементами адаптации выступают сохранение генетической стабильности и поддержание специфической функции. Альтернативой данных процессов (превышение адаптивных возможностей) являются укорочение продолжительности жизни клеток, уменьшение их продукции (апластические процессы) и дисфункция. На этом фоне возможно возникновение единичных клеток с качественно новыми свойствами, касающимися особенностей выполнения апоптотической программы, пролиферации и созревания, что характерно для вступления клетки на путь опухолевой трансформации.

В популяции опухолевых клеток адаптация к повреждающему действию лекарственных препаратов может проявиться в нарастании генных и хромосомных аберраций, отборе более жизнеспособных клеток и других процессах, которые объединяются под общим названием опухолевой прогрессии. В этой популяции укорочение продолжительности жизни клеток и уменьшение их продукции свидетельствуют об эффективности терапии.

Формирование резистентности клеток к действию повреждающих ксенобиотиков связано с изменением строения липидного матрикса и белкового компонента плазматической мембраны и прямого и обратного транспорта через нее. При этом в мембране повышается уровень холестерола, гликосфинголипидов, сфингомиелина, фосфолипазы Д, происходит гиперэкспрессия АТФ-зависимых белков, таких как Р-гликопротеин (P-gp) с молекулярной массой 170 кД (продукт гена MDR-1, располагающегося на 7 хромосоме); белка, ассоциированного с множественной лекарственной резистентностью, с молекулярной массой 190 кД (MRP) (продукт гена, находящегося на 16 хромосоме); белка, ассоциированного с лекарственной резистентностью опухолей легких (LRP), с молекулярной массой 110 кД (продукт гена, который также локализуется на 16 хромосоме). Для развития устойчивости клеток имеет значение уменьшение экспрессии и снижение активности некоторых ферментов-мишеней действия ксенобиотиков и, наоборот, повышение активности внутриклеточных систем детоксикации, удаляющих алкильные продукты до формирования сшивок ДНК. Степень участия каждого из этих механизмов определяется спецификой ксенобиотиков и типом клеток [2, 7, 9, 15, 19].

С другой стороны, так как независимо от механизма повреждающего действия ксенобиотиков в конечном итоге имеет место индукция апоптоза, то функциональная активность белковых продуктов про- и антиапоптотических генов играет существенную роль в определении судьбы клетки (ключевой момент — возможность запуска и осуществления программы апоптоза). При этом прежде всего имеет значение сохранение экспрессии гена P53 дикого типа, продукт которого при повреждении ДНК останавливает клеточный цикл для ее репарации, тогда как продукт мутантного гена теряет эту способность.

Белки семейства Bcl способны препятствовать апоптозу (Bcl-xL, Bag, Bcl-2) либо, напротив, его промотировать (Bcl-xS, Bax, Bad, Bak, Bid). Продукты этого семейства регулируют индукцию апоптоза путем контроля активации каспаз, вероятно, благодаря освобождению митохондриального цитохрома С. Следует также отметить, что активация каспаз может начинаться вследствие связывания экстраклеточных доменов FAS и TNF рецепторов соответствующими лигандами. Участие продуктов ряда других генов в запуске и выполнении программы апоптоза подчеркивает мультифакторный характер процесса формирования клеточной устойчивости.

Подходы к терапии. Как уже отмечалось выше, при заболеваниях кроветворной ткани опухолевой природы в организме сосуществуют, по крайней мере, две популяции клеток, имеющих кроветворное происхождение, а именно нормальные и лейкемические клетки. В той и другой популяции поддержание, обновление и увеличение их размеров обеспечивается за счет соответственно нормальных и опухолевых стволовых клеток и клеток-предшественников, закономерности пролиферации и гибели которых могут заметно отличаться.

В настоящее время эффективность рутинной терапии лейкемий и лимфом в значительной мере определяется различиями в чувствительности к воздействиям, запускающим программу апоптоза в нормальных и опухолевых кроветворных клетках, и в вероятности и скорости формирования плейотропной резистентности в обеих субпопуляциях клеток. В связи с этим обосновываются подходы, направленные на предотвращение формирования лекарственной резистентности у лейкемических клеток и, наоборот, на повышение устойчивости и торможение индукции апоптоза у нормальных кроветворных клеток (адекватные сочетания цитокинов, антисенсовые олигонуклеотиды для отдельных генов и другие генотерапевтические возможности, антитела к продуктам генов, модуляция активности ферментов детоксикации, каспаз, теломераз и циклин-зависимых киназ, воздействие на рецепторный аппарат, определяющий клеточные адгезионные свойства, блокаторы кальциевых каналов, мембрано-активные вещества и т.д.) [2, 9].

Выполнимость поставленной задачи, которая только на первый взгляд кажется противоречивой (балансирование на грани), основывается, например, на таких фактах, как обнаружение более низкой экспрессии на миеломных клетках проапоптотического FAS антигена по сравнению с их нормальными аналогами, хотя экспрессия антиапоптотического белка Bcl-2 сопоставима в опухолевых и нормальных плазматических клетках [8]; установление различий в зависимости ответа нормальных и лейкемических клеток на химиотерапевтические препараты от взаимодействия со стромой [10]; обнаружение способности у ряда низкомолекулярных соединений защищать стволовые кроветворные клетки от действия химиотерапии, в частности, путем торможения их апоптоза [14] и т.д.

Определение in vitro чувствительности нормальных кроветворных клеток человека к потенциально опасным факторам окружающей среды для выделения групп риска, в том числе профессионального, так же правомочно, как и определение чувствительности лейкемических клеток больных к различным терапевтическим воздействиям для индивидуализации типовой терапии.

Выяснение особенностей путей регуляции каждого звена формирования устойчивости нормальных и злокачественных кроветворных клеток к повреждающим факторам может внести свой вклад в разработку физиологически обоснованных методов контроля нарушений гемопоэза и в тактику терапии лейкемий и лимфом.

Литература 

1. Адаптация к действию неблагоприятных факторов среды на клеточном уровне/ А.И.Свирновский, С.В.Шелег, С.А. Григорович и др.// Экологическая антропология. Ежегодник. — Мн.: Бел. комитет «Дети Чернобыля», 2001. — С. 151—154.

2. Владимирская Е.Б. Биологические основы противоопухолевой терапии. — М.: Агат-Мед, 2001. — 110 с.

3. Козинец Г.И., Высоцкий В.В., Погорелов В.М. и др. Кровь и инфекция. — М.: Триада-фарм, 2001. — 456 с.

4. Свирновский А.И., Григорович С.А., Шелег С.В. // Актуальные вопросы гематологии и трансфузиологии. — СПб.: Рос. НИИ гематологии и трансфузиологии МЗ РФ, 2002. — С. 145—146.

5. Свирновский А.И. // Экологическая антропология. Ежегодник. — Мн.: Бел. комитет «Дети Чернобыля», 2002. — С.60—64.

6. Свирновский А.И., Шелег С.В., Григорович С.А. и др. // Вестн. Фонда фундаментальных исследований. — 2000. — № 4. — С. 19—49.

7. Чехун В.Ф., Шитова Ю.В. // Онкология. — 2000. — Т. 2, № 1—2. — С. 11—15.

8. Dmoszynska A., Podhorecka M., Khmaj A. et al. // Hematology. — 2001. — V. 6, N 4. — P. 255—260.

9. Fishman M.N., Sullivan D.M. // Hematology. — 2001. — V. 5, N 5. — P. 343—358.

10. Garrido S.M., Appelbaum F.R., Willman Ch.L. et al. // Experim. Hematol. — 2001. — V. 29. — P. 448—457.

11. Graf Th. // Blood. — 2002. — V. 99, N 9. — P. 3089—3101.

12. Grigorovich S.A., Brenner B., Svirnovski A.I. // Experim. Oncol. — 2001. — V. 23, N 4. — P. 242—247.

13. Grinev V.V., Grigorovich S.A., Shman T.V. et al. // Hematology. — 2001. — V. 6. — P. 321—329.

14. Guest I., Uetrecht J. // Experim.Hematol. — 2001. — V. 29. — P. 123—137.

15. Kostakoglu L., Goldsmith S.J. // Hematology. — 2001. — V. 6, N 2. — P. 111—124.

16. Nojcik A., Aghamohammadi S., Aillaud M. et al. // Mut. Res.-Rev. in Genetic Toxicology. — 1996. — V. 366, N 2. — P. 137—143.

17. Svirnovski A.I. // Hematology. — 1997. — V. 2. — P. 303—312.

18. Svirnovski A.I. // Intern. J. Rad. Med. — 2001. — V. 3, N 1—2. — P. 130—131.

19. Wickremasinghe G., Hofbrand V. // Blood. — 1999. — V. 93, N 11. — P. 3587—3600.