КЛЕТОЧНЫЙ КАННИБАЛИЗМ В КУЛЬТУРЕ КЛЕТОК

ÂÅÑÒÍ. ÌÎÑÊ. ÓÍ-ÒÀ. ÑÅÐ. 16. ÁÈÎËÎÃÈß. 2012. ¹ 4
7
ÓÄÊ 57.085.23
ÊËÅÒÎ×ÍÛÉ ÊÀÍÍÈÁÀËÈÇÌ Â ÊÓËÜÒÓÐÅ
ÊËÅÒÎÊ ÝÏÈÄÅÐÌÎÈÄÍÎÉ ÊÀÐÖÈÍÎÌÛ ×ÅËÎÂÅÊÀ À431
À.Ñ. Ãàðàíèíà, Ì.À. Ñàâèöêàÿ
(êàôåäðà êëåòî÷íîé áèîëîãèè è ãèñòîëîãèè; e-mail: [email protected])
 ðàáîòå îïðåäåëåíû îòäåëüíûå ýòàïû ïðîöåññà ïîãëîùåíèÿ êëåòêè êëåòêîé, ïðîèñõîäÿùåãî ñïîíòàííî â êóëüòóðå ýïèäåðìîèäíîé êàðöèíîìû ÷åëîâåêà À431. Ïîêàçàíî, ÷òî êëåòî÷íûé êàííèáàëèçì (ÊÊ) ñîïðîâîæäàåòñÿ èçìåíåíèÿìè ìîðôîëîãèè êëåòêè-ìèøåíè âíåäðåíèÿ è “êëåòêè-æåðòâû” è ÷òî äåãðàäàöèÿ ïîñëåäíåé ïðîèñõîäèò ïóòåì àêòèâàöèè ëèçîñîì
îáåèõ êëåòîê.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: êóëüòóðà êëåòîê À431, êëåòî÷íûé êàííèáàëèçì, ìåõàíèçìû.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ îïèñàíû äâà òèïà êëåòî÷íîãî êàííèáàëèçìà (ÊÊ): ãåòåðîòèïè÷åñêèé (èëè
ýìïåðèïîëåç [1, 2]) è ãîìîòèïè÷åñêèé. Ïîñëåäíèé
â ñâîþ î÷åðåäü ïîäðàçäåëÿåòñÿ íà ÊÊ â ñóñïåíçèè
(èëè ýíòîç [3]) è ÊÊ íà òâåðäîì ñóáñòðàòå. Ïî ðÿäó
ïðèçíàêîâ ïðîöåññ ÊÊ îòëè÷àåòñÿ îò ôàãîöèòîçà.
ÊÊ îñîáåííî õàðàêòåðåí äëÿ êëåòîê çëîêà÷åñòâåííûõ
îïóõîëåé. Ôåíîìåí “êëåòêà-â-êëåòêå” â íåêîòîðûõ
ñëó÷àÿõ èñïîëüçóåòñÿ äëÿ äèàãíîñòèêè çàáîëåâàíèé
è ïðîãíîçà ðàçâèòèÿ îïóõîëåé, îäíàêî òî÷íûå ìåõàíèçìû, ëåæàùèå â îñíîâå ýòîãî ÿâëåíèÿ,
äî ñèõ ïîð íå èçó÷åíû.  ñâÿçè ñ ýòèì
öåëüþ íàøåé ðàáîòû áûëî èññëåäîâàíèå
ìåõàíèçìîâ ÊÊ â êóëüòóðå êëåòîê ýïèäåðìîèäíîé êàðöèíîìû ÷åëîâåêà À431.
èçìåíåíèåì ìîðôîëîãèè îáåèõ êëåòîê. Â “ïîãëîùàþùåé” êëåòêå ÿäðî ïðèîáðåòàåò áîáîâèäíóþ ôîðìó
è ñìåùàåòñÿ ê ïåðèôåðèè. “Ïîãëîùåííàÿ” êëåòêà
íàõîäèòñÿ âíóòðè êðóïíîé êàííèáàëè÷åñêîé âàêóîëè, èìååò îêðóãëóþ ôîðìó, óïëîòíåííóþ öèòîïëàçìó,
à åå ðàçìåð ïðèìåðíî âäâîå ìåíüøå ðàçìåðîâ ñîñåäíèõ êëåòîê (ðèñ. 1). Ñ ïîìîùüþ ìåòîäà ÑÝÌ ïîëó÷åíû èçîáðàæåíèÿ êëåòîê, ïðåäñòàâëåííûå íà ðèñ. 2.
Íà îñíîâàíèè íàáëþäàåìûõ êàðòèí ìîæíî ñëåäóþùèì îáðàçîì ïðåäñòàâèòü ïðîöåññ âíåäðåíèÿ îäíîé
Ìàòåðèàëû è ìåòîäû
Ðàáîòó ïðîâîäèëè íà êóëüòóðå êëåòîê
À431 (ýïèäåðìîèäíàÿ êàðöèíîìà ÷åëîâåêà).
Êëåòêè âûðàùèâàëè â ñðåäå DMEM (ÏàíÝêî) ñ äîáàâëåíèåì 10%-é ôåòàëüíîé ñûâîðîòêè òåëåíêà (FBS), 2 ìÌ L-ãëóòàìèíà
è 80 ìêã/ìë ãåíòàìèöèíà è êóëüòèâèðîâàëè
ïðè 37°Ñ è 5%-é ÑÎ2. Êëåòêè èññëåäîâàëè ìåòîäàìè ñâåòîâîé ìèêðîñêîïèè, òðàíñìèññèîííîé è ñêàíèðóþùåé ýëåêòðîííîé
ìèêðîñêîïèè (ÒÝÌ è ÑÝÌ ñîîòâåòñòâåííî). Äëÿ ÒÝÌ è ÑÝÌ áûëè èñïîëüçîâàíû
ñòàíäàðòíûå ìåòîäû ôèêñàöèè è ïîäãîòîâêè îáðàçöîâ äëÿ èññëåäîâàíèÿ. Êèñëûé
âåçèêóëÿðíûé êîìïàðòìåíò èçó÷àëè ïîñëå
îêðàøèâàíèÿ àêðèäèíîâûì îðàíæåâûì ìåòîäîì ôëóîðåñöåíòíîé ìèêðîñêîïèè.
Ðèñ. 1. Êëåòêè ýïèäåðìîèäíîé êàðöèíîìû ÷åëîâåêà À431. Îêðàñêà ãåìàòîêñèëèíîì è ýîçèíîì, 2 ñóò (à); ÒÝÌ, 1 ñóò (á). Îáîçíà÷åíèÿ: Ê — êàííèáàëè÷åñêàÿ âàêóîëü; ÊÆ — “êëåòêà-æåðòâà”; ÊÌ — êëåòêà — ìèøåíü âíåäðåíèÿ
Ðåçóëüòàòû è îáñóæäåíèå
Ïðè ñâåòîìèêðîñêîïè÷åñêîì è ýëåêòðîííî-ìèêðîñêîïè÷åñêîì èçó÷åíèè êóëüòóðû À431 âûÿâëåíî, ÷òî ïðîíèêíîâåíèå
îäíîé êëåòêè â äðóãóþ ñîïðîâîæäàåòñÿ
Ðèñ. 2. Êëåòêè ýïèäåðìîèäíîé êàðöèíîìû ÷åëîâåêà À431. ÑÝÌ: à — ñòàäèÿ
êðàòåðà; á — ñòàäèÿ îáðàçîâàíèÿ ïñåâäîïîäèè, çàêðûâàþùåé “êëåòêó-æåðòâó”
8
ÂÅÑÒÍ. ÌÎÑÊ. ÓÍ-ÒÀ. ÑÅÐ. 16. ÁÈÎËÎÃÈß. 2012. ¹ 4
ÊÊ ëèçîñîìû “ïîãëîùåííîé” êëåòêè ñîáðàíû â îêîëîÿäåðíîé îáëàñòè (ðèñ. 3, à, á).  õîäå ÊÊ èõ ÷èñëî ïîñòåïåííî óâåëè÷èâàåòñÿ, ïðè÷åì ñíà÷àëà ëèçîñîì ñòàíîâèòñÿ áîëüøå íà ïåðèôåðèè êëåòêè, à çàòåì îíè ðàâíîìåðíî ðàñïðåäåëÿþòñÿ ïî âñåé êëåòêå
è ñëèâàþòñÿ, îáðàçóÿ êðóïíûå âåçèêóëû. Ïàðàëëåëüíî èäåò çàêèñëåíèå ñðåäû âíóòðè “êëåòêè-æåðòâû”,
î ÷åì ìîæíî ñóäèòü ïî äèôôóçíîìó îêðàøèâàíèþ
ïîñëåäíåé àêðèäèíîâûì îðàíæåâûì. Íà çàêëþ÷èòåëüíîé ñòàäèè ÊÊ âûÿâëÿåòñÿ îáøèðíàÿ îáëàñòü
Ñõåìà. Ýòàïû âíåäðåíèÿ êëåòêè â êëåòêó
ñ êèñëûì çíà÷åíèåì ðÍ â òîì ìåñòå, ãäå ðàíåå íàõîäèëàñü “ïîãëîùåííàÿ”
êëåòêà (ðèñ. 3, â, ã). Èçìåíåíèÿ êèñëîãî âåçèêóëÿðíîãî êîìïàðòìåíòà ïðîèñõîäÿò òàêæå â êëåòêå-ìèøåíè
âíåäðåíèÿ. Íà íà÷àëüíûõ
ýòàïàõ ÊÊ â íåé èäåò óâåëè÷åíèå ïðîäóêöèè ëèçîñîì, êîòîðûå ðàñïîëàãàþòñÿ ïî ïåðèôåðèè êàííèáàëè÷åñêîé âàêóîëè. Ýòî
Ðèñ. 3. Êëåòêè ýïèäåðìîèäíîé êàðöèíîìû ÷åëîâåêà À431, 2 ñóò: à, â — ôàçîâûé êîíòðàñò,
îçíà÷àåò, ÷òî ìåõàíèçì äåá, ã — ïðèæèçíåííîå îêðàøèâàíèå àêðèäèíîâûì îðàíæåâûì. à, á — ðàííÿÿ ñòàäèÿ ÊÊ; â, ã —
ãðàäàöèè “êëåòêè-æåðòâû”
çàêëþ÷èòåëüíàÿ ñòàäèÿ ÊÊ
âêëþ÷àåò àêòèâàöèþ ëèêëåòêè â äðóãóþ. “Êëåòêà-æåðòâà”, íàõîäÿùàÿñÿ â çîñîì îáåèõ êëåòîê — ó÷àñòíèö äàííîãî âàðèàíòà
ñóñïåíçèîííîì ñîñòîÿíèè, ïîäõîäèò ê êëåòêå-ìè- ïðîãðàììèðîâàííîé êëåòî÷íîé ãèáåëè.
øåíè âíåäðåíèÿ, ñèäÿùåé íà ñóáñòðàòå, ïðèêðåïëÿåòñÿ ê íåé ñ ïîìîùüþ äåñìîñîì è íà÷èíàåò ïðîÂûâîäû
äàâëèâàòü ìåìáðàíó ïîñëåäíåé, â ðåçóëüòàòå ÷åãî
Èññëåäîâàíèÿ ÊÊ ïîêàçàëè, ÷òî â ïðîöåññå âíåäâîçíèêàåò âïàäèíà. Ïî ìåðå óãëóáëåíèÿ äàííîé
ðåíèÿ
îäíîé êëåòêè â äðóãóþ ó÷àñòâóþò îáå êëåòêè
âïàäèíû ôîðìèðóåòñÿ êðàòåð, âíóòðè êîòîðîãî ðàñè
÷òî
âíåäðèâøàÿñÿ
êëåòêà ïîäâåðãàåòñÿ ëèçîñîìîïîëàãàåòñÿ “êëåòêà-æåðòâà” (ðèñ. 2, à). Çàòåì “ïîîïîñðåäîâàííîé
äåãðàäàöèè,
â êîòîðîé ïðèíèìàåò
ãëîùàþùàÿ” êëåòêà îáðàçóåò ïñåâäîïîäèþ (ðèñ. 2, á),
ó÷àñòèå
êèñëûé
êîìïàðòìåíò
îáåèõ
êëåòîê.
íàêðûâàþùóþ âíåäðÿþùóþñÿ êëåòêó, â ðåçóëüòàòå
÷åãî “êëåòêà-æåðòâà” îêàçûâàåòñÿ ïîëíîñòüþ âíóòðè êëåòêè-ìèøåíè âíåäðåíèÿ (ñõåìà). Èññëåäîâà* * *
íèÿ ñîñòîÿíèÿ ÿäðà âíåäðèâøåéñÿ êëåòêè ïîêàçàëè,
Ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ïîääåðæêå Ðîññèéñêî÷òî â õîäå ÊÊ èäåò ïîñòåïåííàÿ äåãðàäàöèÿ “êëåò- ãî ôîíäà ôóíäàìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèè (ãðàíò
êè-æåðòâû”. Ïðè àíàëèçå êèñëîãî âåçèêóëÿðíîãî ¹ 11-04-1518-à).
êîìïàðòìåíòà îáíàðóæåíî, ÷òî íà ðàííèõ ñòàäèÿõ
ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ
1. Humble J.G., Jayne W.H.W., Pulvertaft R.J.V. Biological interaction between lymphocytes and other cells // Br.
J. Haemat. 1956. Vol. 2. P. 283—294.
2. Xia P., Wang S., Guo Z., Yao X. Emperipolesis, entosis and beyond: Dance with fate // Cell Res. 2008. Vol. 18.
P. 705—707.
3. Overholtzer M., Mailleux A.A., Mouneimne G., Normand G., Schnitt S.J., King R.W., Cibas E.S., Brugge J.S.
A nonapoptotic cell death process, phtosis, that occurs by
cell-in-cell invasion // Cell. 2007. Vol. 131. P. 966—979.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ
10.05.2011
ÂÅÑÒÍ. ÌÎÑÊ. ÓÍ-ÒÀ. ÑÅÐ. 16. ÁÈÎËÎÃÈß. 2012. ¹ 4
CELL CANNIBALISM IN CELL CULTURE
OF HUMAN EPIDERMOID CARCINOMA A431
A.S. Garanina, M.A. Savitskaya
We determined certain stages of spontaneous formation of “cell-in-cell” structures in A431 cell
line. Cell cannibalism was accompanied with morphological alterations in host and internalized
cells and lisosome-mediated degradation of internalized cell.
Key words: cell culture A431, cell cannibalism, mechanisms.
Ñâåäåíèÿ îá àâòîðàõ
Ãàðàíèíà Àíàñòàñèÿ Ñåðãååâíà — ñòóäåíòêà êàôåäðû êëåòî÷íîé áèîëîãèè è ãèñòîëîãèè áèîëîãè÷åñêîãî ôàêóëüòåòà ÌÃÓ. Òåë.: 8-903-110-28-65; e-mail: [email protected]
Ñàâèöêàÿ Ìàðãàðèòà Àíàòîëüåâíà — àñïèðàíòêà êàôåäðû êëåòî÷íîé áèîëîãèè è ãèñòîëîãèè áèîëîãè÷åñêîãî ôàêóëüòåòà ÌÃÓ. Òåë.: 8-903-574-56-21; e-mail: [email protected]
9